El evaporador determina la eficiencia del sistema de refrigeración

Los técnicos de servicio a menudo se preguntan cómo la temperatura del espacio refrigerado de un sistema de refrigeración puede ser tan alta cuando la temperatura del evaporador es tan baja. Lo que el técnico de servicio no se da cuenta es que es cuán activo o lleno está el evaporador con refrigerante vaporizante (cambio de fase) lo que determina el contenido de enfriamiento o la eficiencia en cualquier sistema de refrigeración. Un evaporador puede estar muy frío pero inactivo con mucho sobrecalentamiento, lo que le priva de su capacidad de absorción de calor.

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En el siguiente ejemplo, el técnico de servicio encuentra una temperatura del evaporador muy baja con una temperatura del espacio refrigerado alta. El sobrecalentamiento del evaporador también es muy alto, lo que significa que el sistema tiene un evaporador inactivo.

Se recomienda una verificación de servicio cuando se analiza un sistema, por lo que el técnico de servicio instala indicadores y termistores en un enfriador del sistema de refrigeración de temperatura media, R-134a, de puerta cerrada y subcargado, que incorpora un receptor del lado alto de líquido, un tipo de pistón. compresor y una TXV como dispositivo dosificador. El técnico registra los siguientes valores:

Una baja presión del evaporador de 3,94 pulgadas Hg provoca una baja temperatura del evaporador de -20°F. Ambos son causados ​​por falta de refrigerante en el compresor. El compresor está tratando de introducir refrigerante en sus cilindros, pero no hay suficiente refrigerante para satisfacerlo. Todo el lado bajo del sistema experimentará baja presión y bajas temperaturas. Este escenario a menudo confundirá a los técnicos de servicio debido a que la temperatura del evaporador es muy baja (-20 °F), junto con la temperatura del espacio refrigerado que es muy cálida (46 °F).

La mayoría de los sistemas de refrigeración de temperatura media intentan mantener la temperatura del espacio refrigerado entre 35 °F y 37 °F, según la aplicación. Sin embargo, el técnico de servicio debe observar el sobrecalentamiento del evaporador para ver qué tan activo o lleno está el evaporador con refrigerante vaporizado (cambio de fase).

Dado que el evaporador carece de refrigerante debido a la carga insuficiente, habrá un alto sobrecalentamiento del evaporador. En este escenario de servicio, el sobrecalentamiento del evaporador es de 30 °F, lo que significa que el evaporador no tiene suficiente refrigerante y no está muy activo (consulte la Figura 1). Esto, a su vez, conducirá a un alto sobrecalentamiento (total) del compresor.

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Figura 1:Un evaporador inactivo con abundante sobrecalentamiento.

La temperatura de descarga del compresor de 215 °F es alta en comparación con los sistemas normales y se debe a que el evaporador y el compresor funcionan con un sobrecalentamiento alto junto con relaciones de compresión altas. Cuando tenga poca carga, no espere que la TXV controle el sobrecalentamiento, porque la TXV puede estar viendo una combinación de vapor y líquido en su entrada. El evaporador se quedará sin refrigerante y tendrá un alto sobrecalentamiento. Como resultado, el compresor, con cada carrera de compresión, sobrecalentará aún más el refrigerante.

Las relaciones de compresión también serán elevadas, debido a las bajas presiones del evaporador, lo que le dará al sistema un calor de compresión más alto de lo normal. Las relaciones de compresión altas darán al sistema eficiencias volumétricas muy bajas y provocarán ineficiencias no deseadas con caudales de refrigerante bajos. El compresor tendrá que comprimir vapores de presión mucho más baja provenientes de la línea de succión a la presión de condensación, lo que requiere un mayor rango de compresión y una mayor relación de compresión.

El mayor rango de compresión desde la presión más baja del evaporador hasta la presión de condensación es lo que causa el trabajo de compresión y genera calor adicional de compresión. Este aumento de calor se puede ver por la alta temperatura de descarga del compresor de 215 °F; sin embargo, debido a las tasas de flujo de refrigerante más bajas de las eficiencias volumétricas más bajas, el compresor ve una carga de calor algo baja. Esta baja carga es lo que evita que la temperatura de descarga se caliente demasiado. Recuerde que las relaciones de compresión más altas y los sobrecalentamientos más altos son los que hacen que la temperatura de descarga sea alta y que la línea de descarga ve todo el sobrecalentamiento que llega al compresor, el calor generado por el motor y el calor de compresión.

El límite para cualquier temperatura de descarga medida a unas 3 pulgadas del compresor en la línea de descarga es de 225 °F. La parte posterior de la válvula de descarga suele estar entre 50° y 75°F más caliente que la línea de descarga, lo que la haría entre 275° y 300°F. Esto podría vaporizar el aceite alrededor de los cilindros y causar un desgaste excesivo y, a 350 °F, el aceite se descompondrá y pronto se producirá un sobrecalentamiento del compresor. El sobrecalentamiento del compresor es uno de los problemas de campo más graves de la actualidad, así que trate de mantener las temperaturas de descarga por debajo de los 225 °F para prolongar la vida útil del compresor.

Cuando el compresor detecta vapores muy calientes debido a las lecturas de sobrecalentamiento alto, los gases que ingresan al compresor estarán extremadamente expandidos y tendrán una densidad baja. La relación de compresión será alta debido a la baja presión de succión, lo que provocará bajas eficiencias volumétricas y el compresor no bombeará mucho refrigerante. Todos los componentes del sistema carecerán de refrigerante.

El receptor no obtendrá suficiente refrigerante líquido del condensador debido a la escasez de refrigerante en el sistema, lo que privará a la línea de líquido e incluso puede burbujear en una mirilla si la condición es lo suficientemente grave. La TXV no verá presiones normales e incluso puede tratar de pasar líquido y vapor de la línea de líquido hambrienta. La TXV también estará privada de energía y no se puede esperar que controle el sobrecalentamiento del evaporador.

El punto de líquido saturado al 100 % en el condensador será muy bajo, lo que provocará un bajo subenfriamiento del condensador. El condensador no recibirá suficiente vapor de refrigerante para condensarlo en líquido y alimentar el receptor. El subenfriamiento del condensador es un buen indicador de cuánta carga de refrigerante hay en el sistema.

Debido a que el evaporador y el compresor carecen de refrigerante, el condensador también lo estará. Si el condensador pasa hambre, se reducirá la carga de calor en el condensador porque no verá tanto refrigerante para rechazar el calor. Con menos calor para rechazar del compresor, el condensador estará a una temperatura más baja. Esta temperatura más baja provocará una presión más baja en el condensador debido a la relación presión/temperatura en la saturación. La diferencia de temperatura entre la temperatura de condensación y la ambiente es el CTOA. A medida que el condensador ve cada vez menos calor del compresor debido a la carga insuficiente de refrigerante, el CTOA disminuirá.

Los sobrecalentamientos altos harán que los vapores de entrada del compresor desde la línea de succión se expandan extremadamente, disminuyendo su densidad. Los vapores de baja densidad que ingresan al compresor significarán tasas de flujo de refrigerante bajas a través del compresor, lo que provocará un bajo consumo de amperaje, porque el compresor no tiene que trabajar tan duro para comprimir los vapores de baja densidad. Un flujo de refrigerante bajo también hará que los compresores enfriados por refrigerante se sobrecalienten.

A continuación se muestran los siete síntomas o signos reveladores de un sistema con poco refrigerante:

Además, recuerde que son las unidades térmicas británicas (Btu) las que determinan la cantidad de calor que absorbe el evaporador, no su temperatura. La temperatura es simplemente una medida de la intensidad del calor de algo, no su contenido de calor.

John Tomczyk es profesor emérito de HVACR, Ferris State University, Big Rapids, Michigan, y coautor de Refrigeration & Air Conditioning Technology, publicado por Cengage Learning. Póngase en contacto con él en [email protected].