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UNIVERSIDAD VERACRUZANAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICAZONA POZA RICA TUXPAN

ANLISIS DE DAOS PRESENTADOS EN COMPRESORES RECIPROCANTES PARA REFRIGERACIN.

TESINA

PRESENTA:LUIS FERNANDO TIBURCIO BARRIOS VICTOR HUGO VZQUEZ PREZ

DIRECTOR DE TRABAJO RECEPCIONAL ING. CSAR IGNACIO VALENCIA GUTIRREZ POZA RICA, VER. MARZO DE 2011.

ANLISIS DE DAOS PRESENTADOS EN COMPRESORES RECIPROCANTES PARA REFRIGERACIN

INDICE

CAPITULO I INTRODUCCIN JUSTIFICACIN NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO ENUNCIACIN DEL TEMA EXPLICACIN DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO CAPTULO II DESARROLLO DEL TEMA PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACIN MARCO CONTEXTUAL MARCO TERICO 1.0 EL CICLO MECNICO DE REFRIGERACIN. 1.1 EL CICLO MECANICO DE REFRIGERACIN DE REFRIGERACION 1.2 EFICIENCIA VOLUMTRICA DEL COMPRESOR 1.3 EFECTOS NOCIVOS DEBIDO A VARIACIONES DE OPERACIN. 1.4 SISTEMAS DE COMPRESIN PARA REFRIGERACIN 2.0 COMPRESORES RECIPROCANTES 2.1 VELOCIDAD DEL COMPRESOR 2.2 FUNCIONAMIENTO BSICO DEL COMPRESOR 2.3 VALVULAS DE SUCCION Y DESCARGA 2.4 DESPLAZAMIENTO DEL COMPRESOR 2.5 VOLUMEN DE ESPACIO LIBRE. 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 3.0 ANLISIS DE DAOS MECANICOS 3.1 RETORNO DE LIQUIDO 3.2 DAO CAUSADO POR GOLPE DE LIQUIDO

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8 9 12 12 12 14 16 20 23 25 26 27 28 29 30 32 32 33 33 34 35 36 36 39


. 3.3 DEFECTO DE LUBRICACIN 3.4 PROBLEMAS DE CONTAMINACIN DEL SISTEMA 3.5 HUMEDAD EN EL SISTEMA 3.6 CONTAMINACION EN LA INSTALACIN (POR SUCIEDAD O POR AIRE) 3.7 ELEVADAS TEMPERATURAS DE DESCARGA DEL COMPRESOR 46 52 57 59 60

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4.0 ANALISIS DE DAOS ELCTRICOS 4.1 PROBLEMAS DE SUMINISTRO ELECTRICO 4.2 FALTA DE FASES Y SUS CAUSAS 4.3 PROBLEMAS MECANICOS CAUSANTES DE DAOS ELCTRICOS 4.4 LIMPIEZA DEL SISTEMA CAPTULO III CONCLUSIONES BIBLIOGRAFA ANEXO

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ANALISIS DE DAOS PRESENTADOS EN COMPRESORES RECIPROCANTES PARA REFRIGERACIN.

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CAPITULO I: INTRODUCCIN El mejor mantenimiento de una instalacin se realiza cuando se conocen a fondo todos y cada uno de los elementos que la componen, y la funcin que realizan en ella. De ese modo se prestar mayor atencin a los componentes esenciales y, en caso de aparecer, las averas siempre sern de menor gravedad. Es necesario tambin conocer los parmetros de diseo de la instalacin y el ciclo de frigorfico que atraviesa el refrigerante para proceder a una rpida localizacin y reparacin de las averas. El tema desarrollado a continuacin trata de cmo reparar los equipos y el modo de evitar estas reparaciones a travs de un adecuado mantenimiento de la instalacin.

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JUSTIFICACIN 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 acompaar el desempeo del sistema durante todo el ao. Con ese tipo de datos se pueden detectar, las tendencias que pueden hacer que las condiciones de funcionamiento se desven de los lmites aceptables. El registro de los datos de desempeo del sistema no slo provee un medio para detectar problemas inminentes, sino que adems, en caso de falla esas informaciones podrn ser usadas para reconstruir la serie de sucesos que lo ocasionaron. Al final de este trabajo se dan algunas sugerencias que podrn 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 present inmediatamente antes de la falla: El funcionamiento era normal o anormal? A qu hora ocurri la falla? Si sabe eso, podr determinar la causa del problema por ocasin de la falla. El operador mantena un registro como sugerido arriba? Si lo mantena, su trabajo de investigacin ser ms fcil. Al desmontar un compresor daado, identifique las piezas a medida que sean retiradas, de forma que sus posiciones relativas dentro de la mquina puedan ser determinadas cuando sean examinadas. Para que la marca permanezca legible, marque las piezas con un metal trazador o marcador mgico permanente para evitar que se borren durante su manipulacin. Adems de la identificacin de las piezas que son removidas, examine el estado general de cada pieza del compresor. Estn ciertas piezas limpias y sin dao? En caso afirmativo, anote eso. Si el compresor en general se presenta sucio, qu tipo de contaminacin puede ver? Mucha cosa puede ser determinada en este punto si puede identificar holln, barniz, carbonizacin, borra, revestimiento de cobre (copper plating), oxidacin o partculas de aluminio, cobre, hierro, etc. Siempre relacionar esos objetos encontrados a las reas del compresor o las piezas individuales. Por ejemplo: Las vlvulas del conjunto plato de vlvulas estn averiadas? En caso afirmativo, dnde y cmo? An si se necesita una limpieza completa para ver el dao, las informaciones obtenidas podrn ser de gran valor al hacerse el anlisis 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 presentacin, debemos, en primer lugar, identificar las varias categoras generales de fallas del sistema en las cuales la mayora de las fallas de compresor conectada al sistema pueda ser definida. Cada una de esas categoras ser, entonces, discutida en trminos de dao que pueden causar y, finalmente, las soluciones para cada una de esas reas. Siendo as, los tcnicos de refrigeracin deben estar preparados para, enseguida a este trabajo, buscar otras fuentes, tales como: Boletines de Ingeniera, Informaciones Tcnicas, Cuadernillos, Manual del Mecnico de Refrigeracin, etc., todas esas literaturas tcnicas lo ayudar a desarrollar an ms estas tcnicas y habilidades. La mayora de las fallas del compresor, con excepcin de los defectos del producto, puede ser clasificada en las siguientes categoras generales: RETORNO DE LQUIDO: Sucede principalmente cuando el sobrecalentamiento del gas en la succin del compresor tiende a "cero". Esta succin "hmeda", debido al efecto detergente del refrigerante, es capaz de remover toda la pelcula lubricante de las partes mviles del compresor y, como consecuencia, provocar su rotura mecnica. GOLPE DE LQUIDO: Dao causado por la presin hidrosttica cuando el compresor intenta comprimir un lquido (sea aceite, refrigerante o ambos). PROBLEMAS DE LUBRICACIN: Problemas relacionados con desgaste excesivo causado por la falta de cantidad suficiente de aceite lubricante en las reas esenciales. CONTAMINACIN DEL SISTEMA: Material extrao resultando en desgaste excesivo, causando dao mecnico del motor o recalentamiento. HUMEDAD EN LA INSTALACIN: Formacin del "copper plating" en las partes mviles y calientes del compresor, resultado que proviene de la mezcla de humedad/refrigerante/aceite que producen reacciones capaces de atacar qumicamente tuberas de cobre y, principalmente, los motores elctricos de los compresores hermticos y semihermticos. Aparecen principalmente en las instalaciones donde no se ha hecho una buena evacuacin y deshidratacin del sistema. SUCIEDAD DE LA INSTALACIN: Que resulta de la falta de cuidado de la instalacin del sistema, o de cualquier otra intervencin realizada. Son principalmente partculas de metal y xidos de cobre y hierro, provenientes de la instalacin donde no han sido utilizados cortadores de tubos y gas de proteccin 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 succin del compresor, resultando la carbonizacin del aceite lubricante y la consecuente rotura mecnica del compresor. PROBLEMAS ELCTRICOS: Aquellos problemas que pueden causar fallas, con excepcin de los problemas elctricos causados por daos mecnicos. Nuestro estudio incluir tambin algunas de las causas mecnicas de fallas elctricas. Se analizan con ms detalles cada una de esas reas.

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ENUNCIACIN DEL TEMA Se han escrito muchos artculos sobre las causas principales de las fallas mecnicas relacionadas a los compresores de refrigeracin. Desarmando un compresor y analizando sus partes, un especialista puede tpicamente determinar la falla dentro de las siguientes categoras: GOLPE DE LQUIDO. PROBLEMAS DE LUBRICACIN. CONTAMINACIN DEL SISTEMA. HUMEDAD EN LA INSTALACIN. SUCIEDAD DE LA INSTALACIN. TEMPERATURA DE DESCARGA ELEVADA. PROBLEMAS ELCTRICOS. Saber en cul de stas categoras 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 ms importante dentro de un sistema de refrigeracin. Las estadsticas de falla que guardan los fabricantes de compresores muestran que las mayoras de stas se manifiestan en los compresores de reemplazo. Esto indica claramente que la causa que origin el dao del compresor original contina ah sin ser resuelta. La mayora de las fallas de los compresores se debe a deficiencias del sistema en el que estn 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 inspeccin 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 lquido se manifiesta mientras el compresor est en funcionamiento. El refrigerante lquido se mezcla con el aceite alterando su capacidad de lubricar convenientemente. En compresores semihermticos o reciprocantes, refrigerados por aire, la falla puede hacerse evidente al observar un desgaste pronunciado en los anillos del pistn mismo, producido por el lavado de las paredes de los cilindros ante la presencia del lquido refrigerante.

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EXPLICACIN 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 refrigeracin y aire acondicionado y que a su vez pueda servir de gua y consulta para la comunidad universitaria de la Facultad de Ingeniera Mecnica Elctrica, as como al personal involucrado en los sistemas de refrigeracin especialmente a aquellos que manejan las distintas tcnicas y procedimientos para el mantenimiento de los compresores. La presente tesina se ha estructurado con un marco contextual que proporciona la informacin suficiente para ubicarse en el conocimiento de los compresores utilizados en la refrigeracin. Posteriormente se tiene el desarrollo del marco terico, la base del anlisis de daos, el cual se desglosa de la siguiente manera: En primer lugar se describe el Ciclo de Refrigeracin por Compresin Mecnica, en donde se explica ampliamente el ciclo mecnico, la eficiencia volumtrica 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 construccin, as como la terminologa empleada en este campo de la ingeniera. Contina el trabajo recepcional explicando ahora el Anlisis de Daos Mecnicos que como ya se menciona, se engloban en siete categoras diferentes, abundantes fotos tratan de presentar con claridad este tema. Finalmente, dentro de ste marco terico se desarrolla el tema del Anlisis de Daos Elctricos, clasificando cuatro rangos de problemas que se presentan en sta rea. Concluye la presente investigacin documental con un Anlisis Crtico de los Diferentes Enfoques, para as llegar a las Conclusiones y cerrar el tema.

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CAPITULO II: DESARROLLO DEL TEMA PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACIN La misin del compresor es la de aspirar los vapores a baja presin procedentes del evaporador, a la misma velocidad que se van produciendo y comprimirlos, disminuyendo as su volumen y aumentando en consecuencia la presin y temperatura del gas. El hecho ms importante que regula la capacidad de un compresor, es la temperatura de vaporizacin del lquido en el evaporador. Las grandes variaciones de capacidad de un mismo compresor, debidas a los cambios de temperatura de aspiracin son principalmente resultado de la diferencia de volmenes especficos que se tienen en el vapor de aspiracin a la entrada del compresor. A mayor temperatura de vaporizacin del lquido en el evaporador, mayor ser la presin vaporizante y menor el volumen especfico en la aspiracin. Por la diferencia existente en el volumen especfico en la aspiracin, cada volumen de vapor comprimido por el compresor, presenta una masa mayor de refrigerante cuando la temperatura de aspiracin es mayor, que cuando la temperatura de aspiracin es menor, o sea, por cada carrera de compresin del pistn, la masa de refrigerante comprimida aumentar a medida que aumenta la temperatura de aspiracin. Cuando aumenta la temperatura de vaporizacin permaneciendo constante la temperatura de condensacin, la relacin de compresin disminuye y se mejora el rendimiento volumtrico, por tanto con una aspiracin a temperatura elevada, adems 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 volumtrico. Segn la temperatura de evaporacin a la que tiene que trabajar la instalacin, 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 evaporacin baja, ya que el funcionamiento en esas condiciones correr el riesgo del insuficiente enfriamiento del motor elctrico por los vapores fros aspirados, dando como resultado el anormal y peligroso calentamiento del motor a pesar de la dbil intensidad absorbida, intensidad que ser excesivamente baja para que accione el protector trmico. A la inversa, el empleo de un compresor de baja temperatura en alta temperatura de evaporacin motivar a causa de ser insuficiente el motor, una sobrecarga del mismo con el resultado inmediato de un calentamiento anormal que provocar la accin intempestiva del protector trmico. 8


MARCO CONTEXTUAL El nico modo de comprender la informacin siguiente es presentarla tras haber visto los fundamentos tericos del ciclo de refrigeracin, conocer los aparatos de medida que permiten concretar el estado de las magnitudes fsicas de los fluidos en distintos puntos del ciclo y aprender todos los elementos que componen una instalacin frigorfica. El buen funcionamiento de la instalacin responde a una serie de criterios o magnitudes fsicas 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 vaporizacin dentro del rango de diseo. Temperatura de condensacin dentro del rango de diseo. Presin de descarga dentro del rango de diseo. 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 diseo. Ningn 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 rganos de seguridad: Presostato de alta presin. Presostato de baja presin. Presostato de aceite (eventual). Termostato de desescarche. Rel trmico de proteccin de los motores. Temporizador anti-ciclos cortos. Las reclamaciones que suelen producirse por un mal funcionamiento de un sistema de refrigeracin se engloban en la relacin mostrada a continuacin: El compresor no arranca. El compresor enfra pero con ciclos de funcionamiento muy largos. Funcionamiento en continuo del compresor sin que se enfre el ambiente. El compresor realiza ciclos de funcionamiento muy cortos. Temperatura demasiado baja en el recinto refrigerado. Elevado consumo elctrico en relacin con la potencia cedida al ambiente. 9


Se escarcha la lnea de aspiracin. La proteccin contra sobre corrientes salta con asiduidad. Ruidos. La mayor parte de las averas que se producen en un sistema frigorfico afectan a la presin 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 est trabajando la instalacin y su relacin con dichas magnitudes de diseo. La presencia de manmetros en los lados de alta y baja presin del compresor es ms que recomendable. Tambin es necesario poseer en las instalaciones termmetros 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 peridicamente. La medida de las distintas magnitudes y caractersticas fsicas fundamentales de un sistema frigorfico 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 refrigeracin y en el caso de las averas ms 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 evaporacin es acercando un termmetro a su superficie. La temperatura as tomada no suele diferir ms de +5C con la temperatura interior. Presin de aspiracin. El compresor suele estar dotado de manmetros o tomas de presin para poder tener la presin de aspiracin en cualquier momento. Con dicha presin se puede conocer la temperatura del evaporador (teniendo en cuenta la prdida de presin que ocurre en el tramo de tubera que une ambos elementos). Temperatura de la cmara o espacio refrigerado. Presin de alta. Al igual que en el caso de la presin de aspiracin, la instalacin suele estar dotada de manmetros o tomas de presin en las que introducir el manmetro porttil, y con los que se puede conocer la presin a la salida del compresor. Temperaturas de las lneas de aspiracin y lquido. Con la temperatura de la lnea de lquido se controla el estado de dicha sustancia en dicho punto. En condiciones de funcionamiento normal la temperatura de la lnea ser un 10


poco superior a la temperatura del aire o agua de refrigeracin. Si la temperatura es muy superior, la lnea presenta ms gas del debido y es seal de falta de refrigerante o algn otro defecto de funcionamiento. Si, por el contrario, la temperatura es ms baja, es signo de que en su interior el refrigerante est expansionando debido a la gran prdida de presin que presenta el tramo (alguna obstruccin o filtros sucios). En cuanto a la lnea de aspiracin, su temperatura debe ser un poco inferior que la del ambiente refrigerado. A medida que aumenta dicha diferencia de temperaturas significa que hay ms cantidad de refrigerante en el circuito o que est entrando refrigerante lquido a travs de ella (funcionamiento defectuoso de la vlvula de expansin) Ruido de la vlvula de expansin. Su funcionamiento suele ser silencioso, sintindose ligeramente el fluir del lquido a su travs. Si aparece un silbido est provocado por el paso de refrigerante en estado gaseoso. Tiempo de funcionamiento. En los sistemas automticos, ciclos de funcionamiento muy cortos o muy largos son prueba de mal funcionamiento de alguna de las partes de la instalacin o algn problema en el ambiente refrigerado (falta de aislamiento, exceso de carga trmica, etc.), y es por ello interesante el tomar y conocer los tiempos de funcionamiento del compresor y compararlos con los de diseo. 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 extraos tambin denota la existencia de averas. Hay que concretar al mximo el tipo de ruido del que se trata (golpeteo, vibraciones, silbidos, etc.) y su procedencia para averiguar la causa de la avera y proceder a su reparacin.

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MARCO TERICO 1.0 EL CICLO MECNICO DE REFRIGERACIN La refrigeracin continua puede lograrse por diferentes procesos. En la gran mayora de las aplicaciones y casi exclusivamente en las de pequeo caballaje, el sistema de compresin de vapor, comnmente llamado ciclo bsico de compresin se usa para el proceso de refrigeracin. Sin embargo, se han usado exitosamente sistemas de absorcin aplicaciones. en diversas

En equipo mayor se emplean los sistemas centrfugos, que son bsicamente una adaptacin del ciclo de compresin. 1.1 EL CICLO MECNICO DE REFRIGERACIN DE REFRIGERACION. Existen dos presiones en el sistema de compresin aparte de la de evaporacin o baja presin y la de condensacin o alta presin. El refrigerante acta como medio de transporte para mover el calor del evaporador al condensador donde es despedido a la atmsfera, o en casos de sistemas enfriados por agua, al agua de enfriamiento. Un cambio de estado del lquido a vapor y viceversa permite al refrigerante absorber y descargar grandes cantidades de calor en forma eficiente. El ciclo bsico opera de la siguiente forma: el refrigerante lquido de altas presiones es alimentado del recibidor a travs de la tubera del lquido, pasando por un filtro secador al instrumento de control que separa el lado de alta presin del sistema del lado de baja presin. Existen varios instrumento de control que pueden emplearse, pero en esta ilustracin consideremos nicamente la vlvula de expansin. La vlvula de expansin controla la alimentacin de un refrigerante lquido al evaporador, y por medio de un pequeo orificio reduce la presin del refrigerante a la de evaporacin o de baja presin. La reduccin de presin en el refrigerante lquido provoca que este hierva o se vaporice hasta que el refrigerante alcanza la temperatura de saturacin correspondiente a la de su presin. Conforme el refrigerante de baja temperatura pasa a travs del evaporador, el calor fluye a travs de las tuberas del evaporador hacia el refrigerante, haciendo que la accin de ebullicin continu hasta que el refrigerante se encuentra totalmente vaporizado. La vlvula de expansin regula el flujo a travs del evaporador conforme sea necesario para mantener una diferencia de temperatura determinada a cierto sobrecalentamiento deseado entre la temperatura de evaporacin y el vapor que sale

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del evaporador. Conforme la temperatura del gas que sale del evaporador vara, el bulbo de la vlvula de expansin registra esta variacin y acta para modular la alimentacin a travs de la vlvula de expansin para adaptarse a las nuevas necesidades. El vapor refrigerante que sale del evaporador viaja a travs de la lnea de succin hacia la entrada del compresor. El compresor toma el vapor a baja presin y lo comprime aumentando tanto su presin como su temperatura. El vapor caliente y a alta presin es bombeado fuera del compresor a travs de la vlvula de descarga hacia el condensador. Conforme pasa a travs del condensador, el gas de alta presin es enfriado por algn 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 saturacin correspondiente a la alta presin del condensador, el vapor se condensa y fluye al recibido, repitindose nuevamente al ciclo. El proceso de refrigeracin es continuo siempre y cuando funcione el compresor.

FIG 1.1: CICLO MECNICO DE REFRIGERACIN POR COMPRESIN.

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1.1.1. CALOR DE COMPRESION Cuando se comprime el gas refrigerante en un cilindro de compresor, se aumenta la presin y se reduce el volumen. El cambio en presin 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 energa y trabajo para comprimir el gas refrigerante, y siguiendo la primera ley de la termodinmica esta energa no puede ser destruida por lo tanto, toda la energa mecnica necesaria para comprimir el gas es transformada en energa de calor. Con excepcin de una pequea fraccin de calor total despedido por el cuerpo del compresor, toda esta energa es transferida al gas refrigerante. Esto da lugar a un rpido aumento en la temperatura del gas comprimido causando que las vlvulas de descarga del compresor siempre se encuentren sometidas a las temperaturas ms altas existentes en el sistema. El calor de compresin se define como el calor agregado al gas refrigerante que resulta de la energa 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 (ste ltimo aplicable nicamente a compresores hermticos y semihermticos). Para moto compresores hermticos y semihermticos, el calor de rechazo adems del que produce la carga de refrigeracin, puede calcularse aproximadamente por el calor equivalente a la electricidad que consume el compresor. 1.2 EFICIENCIA VOLUMETRICA DEL COMPRESOR. La eficiencia volumtrica se define como la relacin 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 ndice de compresin. El ndice de compresin es la relacin que existe entre la presin de entrada al compresor y la presin de salida. Este ndice de compresin es mejor conocido como la relacin de compresin. Hay dos factores fundamentales que afectan la eficiencia del compresor con un aumento considerable del ndice de compresin. a) Existe en la parte superior del cilindro, un espacio de tolerancia en el cual el gas que durante la compresin ah se aloja, no es bombeado; por lo que, entre mayor sea el ndice de compresin ms denso se har el gas que ah se aloja y ocupara mayor volumen en el cilindro durante la carrera de descarga del pistn, evitando as la succin total del gas que el cilindro puede aceptar.

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b) A mayor ndice de compresin mayor ser el calor que se produzca durante la presin, efectundose un aumento de temperatura en los cilindros y en la cabeza del compresor; de ah que el gas proveniente del evaporador que entra a los cilindros en la carrera de succin, sea calentado por las paredes internas de dichos cilindros, provocando la expansin del gas y reducindose el volumen del gas de entrada a los cilindros del compresor.

FIG 1.2: CURVAS DE EFICIENCIA VOLUMTRICA.

Los compresores de aire acondicionado estn generalmente diseados con ms tolerancia de volumen, por lo tanto, la eficiencia baja mucho ms rpidamente con un aumento en el ndice de compresin, mientras que la eficiencia volumtrica en cada paso de un compresor de doble paso es similar a las curvas tpicas de un compresor de doble paso tiene una eficiencia relativamente con un limit bastante amplio del ndice de compresin. Puesto que el uso de un subenfriador de liquido con un compresor de doble paso puede aumentar la capacidad enormemente, se ha agregado una lnea punteada a la figura No. 2 con el objeto de hacer comparaciones.

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1.3 EFECTOS NOCIVOS DEBIDO A VARIACIONES DE OPERACIN 1.3.1. EFECTOS DE LOS CAMBIOS EN LA PRESIN DE SUCCION El volumen especifico del gas de retorno al compresor aumenta si se mantiene constantes todos los factores al reducirse la presin de succin. La capacidad de bombero de un compresor se determina por su velocidad y su desplazamiento. La reduccin de densidad del gas de succin reduce el peso del refrigerante bombeado, con la consecuente perdida de capacidad del compresor. Esta prdida de capacidad con la reduccin de la presin de succin, es extremadamente rpida con la desventaja de que la energa elctrica en kilocaloras/Watt que requiere un compresor para realizar su trabajo, no se reduce en la misma proporcin. Por lo tanto, para obtener la mayor capacidad y la mayor economa de operacin, es de gran importancia que el sistema de refrigeracin opere a las presiones de succin ms altas posibles. 1.3.2. EFECTOS DELOS CAMBIOS EN LA PRESIN DE DESCARGA Un aumento en la presin de condensacin comnmente llamada presin de descarga, provoca un aumento en el ndice de compresin, con la consecuente perdida de eficiencia volumtrica. Aun cuando la prdida de capacidad no es tan grande como la perdida causada por una disminucin en la presin de succin equivalente, ser de todas maneras bastante perjudicial. Para economa de operacin y para obtener mayor capacidad, la presin de descarga debe mantenerse tan baja como sea posible. 1.3.3. EFECTOS DE SUBENFRIAMIENTO MEDIANTE AGUA O AIRE DEL REFRIGERANTE LQUIDO

Cuando el refrigerante lquido caliente y a alta presin alimenta al evaporador a travs de la vlvula de expansin, el refrigerante debe en primer lugar reducirse a la temperatura de evaporacin en el evaporador antes de que pueda empezar a absorber calor. Esto es realizado por una ebullicin casi instantnea del liquido refrigerante, y el calor latente de evaporacin necesario en el cambio de estado absorber el calor del lquido refrigerante restante. El refrigerante evaporado ya no puede producir ninguna refrigeracin adicional y en realidad la capacidad refrigerativa del refrigerante ha sido disminuida por el calor absorbido al bajar la temperatura del lquido. Si una porcin de este calor pudiera extraerse del lquido antes de su entrada al evaporador, podra aumentarse la capacidad del sistema.

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

1) Para aumentar la temperatura del gas de succin que regresa al compresor evitar la formacin de la escarcha y la condensacin en la lnea de succin. 2) Para subenfriar el refrigerante lquido lo suficiente para compensar cualquier perdida de presin que pueda ocurrir en la lnea de lquido, y evitar la formacin de gases en la misma lnea de lquido. 3) Para proveer una fuente de calor que evapore cualquier refrigerante lquido que pueda a ver pasado del evaporador, evitando por lo tanto el retorno del refrigerante lquido al crter. 4) Para aumentar la capacidad total del sistema. Como se indica en la seccin anterior el subenfriamiento del refrigerante lquido aumenta la capacidad de refrigeracin por kilo de refrigerante circulado si no hay transferencias de calor del espacio no refrigerado a la lnea de succin. Si se coloca un intercambiador de calor entre de calor entre la lnea de lquido y la lnea de succin, aumentar tericamente un poco la capacidad del sistema (en R-12 el aumento es significativo) puesto que el calor transferido del refrigerante lquido al vapor del refrigerante es mayor que la prdida 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 mayora de los casos, la lnea de succin no esta aislada y la mayor parte del sobrecalentamiento en el gas de succin es causado por el aire ambiente. Si se asla bien la lnea de succin, el gas fro que circula por sta podr ser usado para subenfriar el refrigerante lquido de la lnea de entrada al evaporador y las prdidas sern mnimas por la disminucin en la transmisin 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 est a una temperatura mnima de 15 F arriba de la temperatura de evaporacin, para evitar el acarreo de refrigerante lquido al compresor. Si se agrega este calor al vapor dentro del espacio refrigerado, el calor absorbido aumenta l capacidad de refrigeracin 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 travs de la lnea de succin da como resultado una prdida de la capacidad beta del sistema. Puesto que tales prdidas pueden ser hasta de 10% a 15%, el aislamiento de la lnea de succin puede ser una buena inversin para evitar que la temperatura del gas de retorno se eleve demasiado. 1.3.6. EFECTOS DE LAS PRDIDAS DESCARGA Y EN EL CONDENSADOR DE PRESIN EN LA LINEA DE

La perdida de presin causada por la friccin conforme el gas refrigerante fluye a travs de la lnea de descarga y el condensador, reduce la capacidad del compresor, debido a las ms altas presiones de descarga que resultan y a la ms baja eficiencia volumtrica. Puesto que la temperatura de condensacin no es muy afectada, las prdidas de presin 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 presin de descarga, y para la mejor economa de operacin deben evitarse las presiones excesivamente altas en las lnea de descarga. 1.3.7. EFECTOS DE LAS PERDIDAS DE PRESIN EN LA LINEA DE LQUIDO Si la presin de un refrigerante lquido cae debajo de su temperatura de saturacin, una porcin del lquido se transformara en vapor para enfriar el resto del refrigerante lquido a la nueva temperatura de saturacin. Esto puede ocurrir en una lnea de lquido si la presin cae lo suficiente, debido a la friccin, o aun en la subida vertical. Si el lquido se evapora, la alimentacin a travs de la vlvula de expansin puede ser inadecuada para la demanda del evaporador. El hecho de subenfriar el refrigerante lquido despus de la condensacin, en una cantidad suficiente para compensar las perdidas de presin, asegurara un flujo normal de refrigerante lquido nicamente en la vlvula de expansin. A 49C (120F) de temperatura de condensacin, un subenfriamiento de 5.6C (10F) proteger contra la evaporacin que causan las siguientes prdidas de presin: R-12 0.162 Kg./Cm2 R-22 2.383 Kg./Cm2 R-50 2.426 Kg./Cm2 (2.3 PSI) (33.9 PSI) (34.5 PSI)

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Los refrigerantes 12, 22 y 502 son ligeramente ms pesados que el agua, y una altura de 10 metros de refrigerante lquido equivale a 1 Kg/Cm2. Por lo tanto, si un condensador o un recibidor se encuentra en el stano de un edificio de 6 metros alimentando con refrigerante lquido a un evaporador en la azotea, debe considerarse en el diseo del sistema una perdida de presin de aproximadamente 0.6 Kg/Cm2, causada por la diferencia de elevaciones. En el mismo edificio, la prdida de presin sera de 10 PSI, ya que 6 metros equivalen a 20 pies y 2 pies de refrigerante lquido son aproximadamente igual a 1 PSI. Temp. De Evaporacin C -23 -23 -23 -23 F -10 -10 -10 -10 Cada de presin En la lnea Kg./Cm2 .07 .141 .211 .281 PSI 1 2 3 4 Presin en el compresor Kg./Cm2 .246 .176 .105 .035 PSI 3.5 2.5 1.5 0.5 Capacidad KCal/Hr 8,165 7,585 7,005 6,450 BTU/hr 32,400 30,100 27,800 25,600

1.3.8. EFECTOS DE LAS PERDIDAS DE PRESION EN EL EVAPORADOR Las perdidas de presin que ocurren en el evaporador debido a la fraccin del fluido, hacen que la presin en la salida de ste sea inferior a la presin del refrigerante a la entrada de dicho evaporador. Para un serpentn y una carga dada, la temperatura promedio para el refrigerante es fija. Entre ms grande sea la prdida de presin en el evaporador, mayor ser la diferencia de presiones entre el refrigerante de entrada del evaporador y el refrigerante de salida de dicho evaporador. Conforme se reduce la presin de succin 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 prdidas de presin en el evaporador causa una reduccin de capacidad en el sistema y es importante que se calcule correctamente el evaporador para que no existan prdidas de presin anormalmente grandes. 1.3.9. EFECTOS DE LAS PERDIDAS DE PRESIN EN LA LINEA DE SUCCIN Los efectos de la prdida de presin en la lnea de succin son similares a las prdidas de presin en el evaporador. Ya que la prdida de presin en la lnea de succin no provoca un correspondiente descenso en la temperatura de evaporacin del refrigerante, la prdida de presin en la lnea de succin puede ser muy perjudicial a la capacidad del sistema. Las lneas de succin deben calcularse o para evitar excesivas prdidas de presin.

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1.4. SISTEMAS DE COMPRESIN PARA REFRIGERACIN 1.4.1. SISTEMAS DE DOBLE ETAPA Conforme aumenta el ndice de compresin, se reduce la eficiencia volumtrica del compresor y aumenta el calor de compresin. Para aplicaciones a baja temperatura, la perdida de eficiencia y las temperaturas de descarga excesivamente altas se convierten en factores crticos por lo que -40C es la temperatura de evaporacin ms baja recomendada para los compresores que trabajen en el ciclo de compresin de una sola etapa. Para poder aumentar la eficiencia de operacin en bajas temperaturas, la compresin puede realizarse en dos pasos o etapas. Para la operacin en dos etapas, el ndice de compresin de cada etapa ser igual a la raz cuadrada del ndice de compresin total (aproximadamente del total del ndice de compresin para el limite normal de operacin en compresores de dos pasos), por lo que cada etapa de compresin tendr entonces un ndice de compresin 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 compresin puede causar el sobrecalentamiento de los pistones y las vlvulas de la segunda etapa. Para evitar daos al compresor debe inyectarse refrigerante lquido entre las dos etapas para enfriar correctamente el compresor. La compresin en dos etapas puede lograrse con el uso de dos compresores, conectando la descarga de uno de ellos con la succin del segundo; sin embargo; dada la dificultada de mantener los niveles correctos de aceite en ambos crters es mas recomendable usar un compresor con cilindros mltiples. Un compresor de doble paso est diseado para que el gas de succin sea aspirado directamente hacia los cilindros del primer paso y despus descargado al cilindro o cilindros del segundo paso. En algunas marcas comerciales de compresores de doble paso, la proporcin 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 presin de entrada al primer paso, y la presin ms o menos alta de entrada al segundo paso. Las figuras 1.3 Y 1.4 ilustran un compresor tpico de dos etapas aplicando a una instalacin de baja temperatura. La refrigeracin de dos etapas es efectiva hasta temperaturas de 62 C (-80 F a -90F). Debajo de estas temperaturas, la eficiencia decae rpidamente.

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FIG 1.3: SISTEMA DE COMPRESIN SIN SUBENFRIADOR DE LQUIDO

1) Compresor 2) Separador de Aceite 3) Ensamble Condensador 4) Visor de Aceite 5) Vlvula Termosttica de Expansin 5 a) Bulbo Sensor de la Vlvula de Expansin 5 b) Igualador Externo de la Vlvula de Expansin 6) Evaporador 7) Acumulador de la Lnea de Succin 8) Filtro de lnea de la Succin

9) Vlvula Solenoide 10) Vlvula de Presin 11) Conexin de Baja Presin 12) Conexin de Presin de Entre Capas 13) Conexin de Alta Presin 14) Control de seguridad de la Presin 15) Lnea de Descarga 16) Lnea de Retorno de Aceite 17) Subenfriador de Lquido

L) Primera Etapa H) Segunda Etapa

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FIG 1.4: SISTEMA DE COMPRESIN CON SUBENFRIADDOR DE LQUIDO.

1.4.2. SISTEMAS DE TIPO CASCADA Para poder operar satisfactoriamente a temperaturas de evaporacin bajas y para aumentar la flexibilidad del sistema diseado, puede emplearse refrigeracin de paso mltiple, usando sistemas separados con el evaporador de un sistema empleado como condensador del segundo, por medio de un intercambiador de calor. Este tipo de diseo se llama sistema tipo cascada y permite el uso de diversos refrigerantes en los diferentes sistemas. Pueden usarse refrigerantes con caracterstica y presiones apropiadas para trabajos a temperaturas ultra bajas en la primera etapa del sistema y sistemas tipo cascada mltiples de 2, 3 o ms etapas que hacen posible la refrigeracin a casi cualquier temperatura de evaporacin 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 refrigeracin por compresin. En primer lugar succiona el vapor refrigerante y reduce la presin en el evaporador a un punto en el que puede ser mantenida la temperatura de evaporacin deseada. En segundo lugar, el compresor eleva la presin del vapor refrigerante a un nivel lo suficiente mente alto, de modo que la temperatura de saturacin sea superior a la temperatura del medio enfriaste disponible para la condensacin del vapor refrigerante. Existen tres tipos bsicos de compresores; reciprocantes, rotativos y centrfugos. Los compresores centrfugos son utilizados ampliamente en grandes sistemas centrales de acondicionamiento de aire y los compresores giratorios se utilizan en el campo de los refrigeradores domsticos, sin embargo la inmensa mayora de compresoras utilizadas en tamaos de menor caballaje para alas aplicaciones comerciales, domesticas e industriales son reciprocantes; este manual abarcara nicamente compresores reciprocantes. El diseo del compresor reciprocante es algo similar a un motor de automvil moderno con un pistn accionado por un cigeal que realiza carreras alternas de succin y compresin en un cilindro provisto con vlvulas de succin y de descarga.

FIG 2.1: PARTES DESMONTADAS DE UN MOTOCOMPRESOR SEMIEHERMTICO COMERCIAL TPICO

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Puesto que el compresor reciprocante es una bomba de desplazamiento positivo, resulta apropiado para volmenes de desplazamiento reducido y es muy eficaz a presiones de condensacin elevada y en altas relaciones de compresin. Otras ventajas son: su adaptabilidad a diferentes refrigerantes, la facilidad con la que permite el desplazamiento del liquido a travs de tuberas dada la elevada presin creada por el compresor, su durabilidad, la sencillez de su diseo y un costo relativamente bajo. 2. A. COMPRESORES DE TIPO ABIERTO Los primeros modelos de compresores de refrigeracin fueron de los llamados de tipo abierto, con los pistones y cilindros sellados en el interior de un crter y un cigeal extendindose a travs del cuerpo hacia fuera para ser accionado por alguna fuerza estable. Un sello entorno al cigeal 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, difcil alineacin del cigeal, ruido excesivo y corta vida de las bandas a componentes de accin directa. De ello resulta que, en la mayora de aplicaciones, el compresor de tipo abierto ha sido reemplazado por el motocompresor de tipo semiehermtico y hermtico y el empleo de compresores de tipo abierto continua disminuyendo excepto para aplicaciones especiales como el acondicionamiento de aire para automviles. 2. B. MOTOCOMPRESORES SEMIHERMTICOS El motocompresor semihermtico fue iniciado por la Compaa Copeland y es utilizado ampliamente. El compresor es accionado por un motor elctrico montado directamente en el cigeal del compresor con todas sus partes, como del motor como del compresor, hermticamente sellados en el interior de la cubierta comn. Se eliminan los trastornos del sello, los motores pueden calcularse especficamente para la carga que han de accionar, y el diseo resultante es compacto, econmico, eficiente y bsicamente no requiere mantenimiento. Las cabezas cubiertas del estator, placas del fondo y cubiertas del crter 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 HERMTICO El moto compresor hermtico ha sido desarrollado en un esfuerzo para lograr una disminucin de tamao y costo, y es ampliamente utilizado en equipo unitario de escasa potencia. Como en el caso del motor elctrico se encuentra montado directamente en el cigeal del compresor pero el cuerpo es una carcasa metlica hermtica sellada con soldadura. En este tipo de compresores no pueden llevarse a cabo reparaciones interiores puesto que la nica manera de abrirlos es cortar la carcasa del compresor.

FIG 2.2: COMPRESOR SEMI-HERMTICO

FIG 2.3: COMPRESOR HERMTICO

2.1. VELOCIDAD DEL COMPRESOR Los primeros modelos de compresores se disearon para funcionar a una velocidad relativamente reducida, bastante inferiores a 1.000 r.p.m. Para utilizar los motores elctricos estndar de 4 polos se introdujo el funcionamiento de los moto compresores hermticos y semihermticos a 1.750 r.p.m. (1.450 r.p.m. en 50 ciclos). La demanda en aumento de equipo de acondicionamiento de aire ms compacto y de peso mas ligero ha forzado el desarrollo de moto compresores hermticos 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, automviles, y equipo militar, utilizan compresores de mayor velocidad aunque para la aplicacin comercial normal y domestica el suministro de energa elctrica 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 lubricacin y duracin, y estas factores as como el costo, tamao y peso deben ser considerados en el diseo y aplicacin del compresor.

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2.2. FUNCIONAMIENTO BASICO DEL COMPRESOR En la figura No. 2.4 se representa una vista en seccin de un moto compresor comercial tpico. A continuacin se ofrece una somera descripcin de su funcionamiento. Cuando el pistn se mueve hacia abajo en la carrera de succin se reduce la presin en el cilindro. Y cuando la presin del cilindro es menor que la de la lnea de succin del compresor la diferencia de presin motiva la apertura de las vlvulas de succin y fuerza al vapor refrigerante a que fluya al interior del cilindro. Cuando el pistn alcanza el fin de su carrera de succin e inicia la subida, (carrera de compresin), se crea una presin en el cilindro forzando el cierre de las vlvulas de succin. La presin en el cilindro contina elevndose a medida que el pistn se desplaza hacia arriba comprimiendo el vapor atrapado en el cilindro. Una vez que la presin en el cilindro excede la presin existente en la lnea de descarga del compresor, las vlvulas de descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubera de descarga y al condensador. Cuando el pistn inicia su carrera hacia abajo, la reduccin de la presin permite que se cierren las vlvulas de descarga, dada la elevada presin del condensador y del conducto de descarga, y se repite el ciclo.

FIG 2.4: SECCIONAMIENTO COMPRESOR TIPICO.

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Durante cada revolucin del cigeal se produce una carrera de succin y otra de compresin de cada pistn, de modo que en los moto compresores de 1.750 r.p.m. tienen lugar 1.750 ciclos completos de presin y succin en cada cilindro durante cada minuto: y en los compresores de 3.500 r.p.m., 3.500ciclos completos en cada minuto. 2.3. VLVULAS DE SUCCIN Y DE DESCARGA Puesto que las partes del compresor que ms comnmente requieren servicio son las vlvulas de succin y de descarga, en los compresores para refrigeracin estn montadas en un plato de vlvulas que puede ser sacado para su reparacin. En la figura No. 2.5 se representan los platos de vlvulas tpicos. La mayora de las vlvulas del compresor reciprocante son de tipo de lengeta y deben asentar adecuadamente para evitar fugas. El ms pequeo fragmento de materia extraa o corrosin bajo la vlvula producir fugas y deber tenerse el mximo cuidado para proteger el compresor contra contaminacin.

FIG 2.5: DIVERSOS TIPOS DE VLVULAS

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

MCM

x D 2 x L x RPM x N4 x 1,000,000

MCH

x D 2 x L x RPM x N x 604 x 1,000,000

MCM MCM = Metros cbicos por hora MCH = Metros cbicos por minuto D = Dimetro cilindro (centmetros) Cm3 /rev = Centmetros Cbicos por revolucin

x D2 x L x N4

= 3.1416L = Largo carrera (centmetros) N = Nmeros de cilindros RPM =Revoluciones por minuto 1000 = Centmetros cbicos

FACTORES DE CONVERSIN: 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)

PCM

x D 2 x L x RPM x N4 x 1728

PCH

x D 2 x L x RPM x N x 604 x 1728

Pulg.3/Rev

x D2 x L x N4D = Dimetro del Cilindro (pulgadas) L = Largo de La Carrera N = Nmeros de Cilindros RPM = revoluciones por minuto 1728 = pulgadas cbicas por pie cuadrado

PCM = Pies cbicos por minuto. PCH = pies cbicos por hora. Pulg.3/Rev. = Pulgadas cbicas de desplazamiento por Rev. = 3.1416

FACTORES DE CONVERSIN: 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 volumtrica de un compresor variara con el diseo del compresor. Si las vlvulas 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 compresin todava queda cierto espacio libre el cual es esencial para que el pistn no golpee contra el plato de vlvulas. Existe adems otro espacio en los orificios de las vlvulas de descarga, puesto que stos se encuentran en la parte superior del plato. Este espacio residual que no es desalojado por el pistn 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 compresin.

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Cuando el pistn inicia el descenso en la carrera de succin se expande el gas residual de elevada presin y se reduce su presin. En el cilindro no puede penetrar vapor de la lnea de succin hasta que la presin en l se reduzca a un valor menor que el de la lnea de succin. As pues, la primera parte de la carrera de succin se pierde bajo un punto de vista de capacidad, ya que a medida que se aumenta la relacin de compresin, un mayor porcentaje de la carrera de succin es ocupada por el gas residual. Con presiones de succin altas, la relacin de compresin disminuye y el volumen de espacio libre no resulta crtico 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 travs de los orificios de descarga reducen el desgaste y la energa de funcionamiento en los compresores de accionamiento de aire, los platos de vlvulas se disean con un volumen de espacio libre y amplio aumentando el dimetro 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 vlvulas especiales con orificios de descarga menores que reducen el volumen de espacio libre. 2.6. LUBRICACIN Siempre debe mantenerse un adecuado suministro de aceite en el crter para asegurar una continua lubricacin. El nivel de aceite normal deber 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 lubricacin del compresor se efecta por medio de una bomba de aceite de desplazamiento positivo. La bomba est montada junto al cojinete y es accionada por el cigeal mediante una ranura en la que encaja el extremo plano de la flecha de la bomba. El aceite es forzado a travs de un orificio del cigeal a los cojinetes del compresor y bielas. Una vlvula de alivio de baln y resorte sirve como dispositivo de descarga de presin permitiendo que el aceite pase directamente al crter si su presin es mayor que la del ajuste de esta vlvula. Puesto que la succin de la bomba de aceite est conectada directamente al crter del compresor, la presin de entrada a la bomba ser siempre la del crter y la presin de salida ser la suma de la presin del crter ms la presin de la bomba de aceite. Por consiguiente, la presin neta de la bomba ser la presin de salida de la bomba menos la presin del crter. Cuando el compresor funciona con la presin de succin en vaco, la presin del crter es negativa y debe ser aadida ala presin de salida de la bomba para determinar ala presin neta de esta.

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Un manmetro compuesto tpico est calibrado en milmetros de mercurio (pulgadas de mercurio), y un milmetro de mercurio es aproximadamente .00136 kilos/cm2 de presin (2 de mercurio son aproximadamente una libra /pulg2). Por ejemplo: EN EL SISTEMA METRICO: Presin Crter 3.52 Kg./cm2 203 mm. vaco EN EL SISTEMA INGLES: Presin Crter 50 PSIG 8 Vaco Presin Descarga Bomba Aceite 90 PSIG 36 PSIG Presin Neta Bomba Aceite 40 PSI 40 PSI8 Vaco = 4 PSIG

Presin Descarga Bomba Aceite 6.33 Kg./cm2 2.53 Kg./cm2

Presin Neta Bomba Aceite 2.81 Kg./cm2 2.81 Kg./cm2203 mm.de vaco = -.20Kg./Cm2

En el funcionamiento normal, la presin neta del aceite variara segn el tamao 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 lubricacin adecuada con presiones hasta de 0.7 Kg./cm 2 (10 libras por pulgada cuadrada). La vlvula de control de lubricacin se regula en la fabrica para evitar que la presin neta de la bomba exceda 4.22 Kg./cm 2 (60 libras por pulgada cuadrada). La bomba de aceite puede operarse en cualquier direccin, ya que al invertir su rotacin una placa de friccin cambia de posicin los puertos de entrada y salida. Despus de un funcionamiento prolongado en una direccin puede producirse en la placa reversible algn desgaste, corrosin, formacin de barniz o rebabas que atoren e impidan la inversin 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 razn se han alterado las conexiones elctricas. La presencia del lquido refrigerante en el crter puede afectar mucho el funcionamiento de la bomba de aceite. Una formacin violenta de espuma en el arranque puede motivar una perdida de aceite del crter y por consiguiente una perdida de presin de aceite hasta que este vuelva al crter.

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En caso que el refrigerante lquido o una mezcla de aceite y refrigerante, rica en refrigerante se introduzca en la bomba de aceite, el refrigerante lquido se convertir repentinamente en gas produciendo grandes variaciones y posiblemente una perdida de aceite. La presin del crter puede variar con respecto a la presin de succin puesto que el refrigerante lquido en el crter lo presurizara durante cortos intervalos por lo que la conexin de baja preci del control de seguridad de presin de aceite debe siempre estar conectada al crter. Durante un rpido descenso de la temperatura de la evaporacin del refrigerante, la cantidad de este disuelto en el aceite del crter se reducir 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 presin puede disminuir temporalmente. Esto nicamente causara que la bomba transmita menos aceite pero mientras la presin se mantenga sobre 0.63 Kg./Cm 2 (9 libras por pulgada cuadrada) se tendr una adecuada lubricacin. Tan pronto como se alcance una condicin estable y el refrigerante lquido deje de llegar a la bomba , la presin del aceite volver a ser normal. 2.7. CARGA DE AIRE SECO Los compresores son cuidadosamente deshidratados en la fbrica y se embarcan con una carga de aire seco. La presin interna de un compresor tratado en la fbrica garantiza que posee un cierre hermtico 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 extraccin 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 estn equipados con una camisa por la que circula el agua el agua debe fluir a travs del circuito de enfriamiento cuando el compresor esta en operacin. Los moto compresores empleados por refrigerante se disean de modo que el gas de succin fluye entorno y a travs de el motor para su enfriamiento. A temperatura de evaporacin por debajo de 8 C (0F) 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 kilocaloras por Hora (Unidad Trmica Britnica por Hora) a diversas temperaturas de succin y de descarga. Resulta difcil establecer con precisin la capacidad de los compresores tomando como base el desplazamiento y la relacin de compresin debido a las diferencias de diseo de cada modelo, sin embargo, ocasionalmente, estos factores pueden ser valiosos en la estimacin de funcionamiento comparativo de compresores para una misma aplicacin. 2.10 COMPRESORES DE DOS ETAPAS Motivado por las altas relaciones de compresin encontradas en las aplicaciones de temperatura ultrabaja, se han desarrollado los compresores de dos etapas para aumentar la eficiencia cuando las temperaturas de evaporacin se encuentran en la gama de 35C a 62C (-31F a 80F.) 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 produccin, la relacin 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 TPICO DE DOS ETAPAS

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El gas de succin penetra en los cilindros de la primera etapa directamente de la lnea de succin y es descargado en el colector de entre-etapas a presin de entre-etapas. Dado que este vapor de descarga tiene una temperatura relativamente elevada, se debe suministrar refrigerante lquido regulado al colector de entre etapas mediante la vlvula de expansin de sobrecalentamiento para proporcionar un adecuado enfriamiento del motor y para evitar temperaturas excesivas durante la compresin de la segunda etapa. La descarga de la primera etapa penetra en la cmara del motor y crter, de modo que el crter se encuentra a presin de entre etapa. El motor refrigerante de sobrecalentado a la presin de entre-etapas penetra en los puertos de succin de los cilindros de la segunda etapa y luego es descargado en el condensador a la presin de condensacin. 2.11 COMPRESORES CON DESCARGADORES Para proporcionar un medio para cambiar la capacidad del compresor cuando la carga es variable, los compresores grandes estn frecuentemente equipados con descargadores. Los descargadores de los compresores reciprocantes son de dos tipos generales. En el primero, las vlvulas de succin de uno o ms cilindros se mantienen abiertas por medios mecnicos en respuesta a un dispositivo de control de presin. Con la apertura de estas vlvulas, el vapor refrigerante es forzado hacia la cmara de succin, durante la carrera de compresin, y el cilindro no bombea. El segundo medio de descarga consiste en desviar una porcin de gas de descarga a la cmara de succin del compresor. Deber evitarse que la temperatura de descarga sea excesiva en cuanto esto se lleva a cabo. Los compresores con descargadores tiene una vlvula colocada de modo que el gas de descarga procedente de un cilindro es devuelta a la cmara de succin. Durante la operacin de compresin el cilindro de descarga queda sellado por la alta presin creada por los cilindros cargados. Dado que las presiones de succin y descarga en el cilindro descargado son aproximadamente iguales, el pistn y el cilindro no realizan otro esfuerzo que el de bombear vapor a travs del circuito de desviacin y queda prcticamente eliminado el problema de sobrecalentamiento del cilindro mientras esta descargando. Debido a la disminucin del volumen de gas en la succin del compresor y considerando que este se utiliza para el enfriamiento, del motor, el rango de operacin de los compresores con descargadores debe restringirse mantenindola dentro de lmites establecidos que no puedan ocasionar sobrecalentamientos.

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2.12 COMPRESORES EN TNDEM Frecuentemente se desea interconectar dos compresores en un sistema de refrigeracin simple para variar la capacidad de acuerdo con las exigencias del diseo. Esto crea inmediatamente problemas de lubricacin, puesto que, a menos que las presiones en los dos crters se equilibren, el aceite abandonara el crter de compresor que tenga mayor presin. Con el fin de resolver los problemas de equilibrio de presiones del aceite y evitar la vibracin de las conexiones delos conductores d aceite, teniendo al mismo tiempo la ventajas de los compresores interconectados. Bsicamente esta unidad consiste en dos comprensores separados con una cubierta comn que sirve de interconexin y sustituye las cubiertas individuales del estator. Dado que cada compresor puede funcionar individualmente el tndem proporciona una simple forma para la reduccin de capacidad a toda prueba con el mximo ahorro de energa y simplifica grandemente al sistema de control. El tndem 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 sustitucin del motocompresor deteriorado. Con el fin de proporcionar la mxima proteccin al sistema en el caso de la falla de uno de los compresores debe siempre instalarse un filtro en la lnea de succin del compresor tmdem y un filtro secador del tamao adecuado en la lnea del lquido.

FIG 2.7: COMPRESORES EN TANDEM

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3.0 ANLISIS DE DAOS MECNICOS. Al examinar esta presentacin, debemos recordar que tanto los compresores que funcionan normalmente como sus sistemas, estn sujetos a algunos de los mismos elementos relacionados con sistemas defectuosos. Todos los sistemas estn sujetos al calor, al barniz, al aceite decolorado y a algn desgaste natural que se manifiesta a travs de riesgos leves. Adems de eso, siempre se encuentra alguna contaminacin en el sistema. Es fsicamente imposible eliminar el 100% de los elementos que contribuyen a la contaminacin del sistema frigorfico. Lo que un profesional precisa es de un sentido desarrollado de lo que es normal y de lo que no lo es. Esta seccin presenta los extremos de los defectos. Sin embargo qu sistema no fall o no present seales de falla? Hasta qu punto esperan poder ver las condiciones de desgaste o de abuso que van a ser descritas? Ese conocimiento de lo normal versus lo anormal deber ser fruto de la experiencia y de la curiosidad natural desarrollada del ingeniero, esto es, no siempre aceptar la llave obvia como el nico medio de salvacin. 3.1 RETORNO DE LQUIDO Es una de las fallas ms comunes que encontramos en los compresores que han sufrido averas mecnicas. El retorno de lquido se produce principalmente cuando el sobrecalentamiento del gas en la succin del compresor est tendiendo a "cero", debido al efecto detergente del refrigerante. l es capaz de remover toda la pelcula de lubricacin de las partes mviles del compresor y, consecuentemente, provocar su rotura mecnica.

FIG 3.1: DAOS EN PISTON

FIG 3.2: DAOS EN BOMBA DE ACEITE

Cuando analizamos las piezas daadas del compresor, podemos observar que el retorno de lquido deja las piezas "limpias", o sea, sin aceite y sin seales de carbonizacin. Es lo que podemos observar en la figura 3.1, donde este compresor sufri avera mecnica debido al bajo valor del sobrecalentamiento.

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Se percibe que la primera ocurrencia es el "enclavamiento" de los aros de compresin en los pistones, por causa del aumento de la resistencia de friccin provocada por la ausencia de lubricacin. En la figura 3.2, aparece tambin otra parte daada de este mismo compresor, el conjunto bomba de aceite. 3.1.1. Analizando el sobrecalentamiento y subenfriamiento Para esta etapa, necesitaremos dos instrumentos: el termmetro y el manifold (conjunto de manmetros de alta y baja presin). Para verificar el sobrecalentamiento, debemos medir la presin y la temperatura de succin, ambas debern ser obtenidas tanto en la salida del evaporador (sobrecalentamiento til o esttico) como en la succin del compresor (sobrecalentamiento total), principalmente en los sistemas donde la longitud de la lnea de succin es significativa. Utilizando tablas o reglas de presin y temperaturas saturadas del refrigerante en cuestin, tendremos que convertir la presin de succin, que ha sido obtenida a travs del manmetro, en temperatura de evaporacin y con el termmetro mediremos la temperatura de succin. La diferencia entre la temperatura de succin y la temperatura de evaporacin es lo que llamamos sobrecalentamiento. El sobrecalentamiento til o esttico, medido en la salida del evaporador y controlado por la vlvula de expansin, normalmente vara de 3 a 7 grados. El sobrecalentamiento total, medido en la succin del compresor, vara de 8 a 20 grados. El sobrecalentamiento es un mal necesario que evita retorno de lquido al compresor, sin embargo el mismo deber ser mantenido dentro de las condiciones exigidas por el fabricante del equipamiento y compresor. Un sobrecalentamiento muy bajo podr provocar retorno de lquido para el compresor, consecuentemente suceder su rotura mecnica prematura. Por otro lado, un sobrecalentamiento elevado ocasionar altas temperaturas de descargas, carbonizacin del aceite, alta potencia consumida y reduccin de la vida til del compresor. Procedimiento idntico debe realizarse en el caso del subenfriamiento, sin embargo, las medidas debern ser realizadas en la salida del condensador. Utilizando tablas o reglas de presin y temperatura saturadas del refrigerante en cuestin, tendremos que convertir la presin de la lnea de lquido (o de descarga), que ha sido obtenida a travs del manmetro, en temperatura de condensacin y con el termmetro mediremos la temperatura de la lnea de lquido. La diferencia entre la temperatura de condensacin y la temperatura de la lnea de lquido es lo que llamamos de subenfriamiento. El subenfriamiento es necesario para evitar el indeseado "flash gas" (evaporacin instantnea del lquido) en la entrada de la vlvula de expansin.

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De acuerdo con las buenas prcticas de la refrigeracin, lo ideal es mantener el valor de subenfriamiento variando de 5 a 11 grados. El factor determinante para garantizar un buen subenfriamiento en la lnea de lquido ser la capacidad satisfactoria del condensador de atender todo el calor rechazado del sistema y un buen control de la temperatura de condensacin.

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3.2. DAO CAUSADO POR GOLPE DE LQUIDO En primer lugar, veamos el dao mecnic o que est tpicamente asociada a las presiones hidrostticas resultantes del golpe de lquido.

FIG 3.3: DAO EN PLATO DE VLVULAS

FIG 3.4: DAO EN VLVULAS

El desmontaje de esos compresores revel la avera de la vlvula de succin (figura 3.3) del conjunto plato de vlvulas (figura 3.4) causada por la tentativa de comprimir refrigerante lquido o aceite, o ambos. Una vez que un lquido es virtualmente no compresible, el golpe resultante daa de modo caracterstico las vlvulas de succin de ese conjunto. En este ejemplo (figura 3.5) pedazos de la vlvula de succin rota han sido encontrados presos contra la vlvula de descarga (figura 3.6) del lado del paso del gas.

FIG 3.5: PEDAZOS DE VLVULA DE SUCCIN

FIG 3.6: DAOS EN PISTONES

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Ese es un caso muy serio. Ms frecuentemente la vlvula de succin permanece ntegra, mas se produce una fisura radial o se fragmenta cuando se la somete al golpe de lquido.

FIG 3.7 DAOS A BIELA Y PISTON CAUSADOS POR DAO A VLVULA

Este es el conjunto biela y pistn (figura 3.7) retirado del mismo compresor de la figura 3.3. La avera del pistn se produjo cuando entr en contacto con los pedazos de la vlvula rota. Cuando se encuentra este tipo de avera, los cilindros son generalmente daados al punto de precisar ser reparados. De la misma forma, otros compresores pueden presentar daos de la vlvula de succin y descarga del conjunto plato de vlvulas cuando se los somete a casos severos de golpe de lquido. La parte superior del pistn presentar, en general, marcas causadas por el contacto con fragmentos de las paletas. Siempre que observe avera 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 podrn causar futuros puntos de quema. Este asunto ser explicado con ms detalles en el tem "Problemas Elctricos", pgina 66.

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3.2.1. CAUSAS DEL GOLPE DE LQUIDO A. Retorno del Refrigerante Lquido al Compresor Debido a Vlvula de Expansin Impropia. Una vlvula de expansin no debidamente sper dimensionada se transforma en una de las principales causas de retorno de lquido y del golpe resultante. Mientras que una vlvula sper dimensionada podr funcionar bien en carga total, podr perder el control cuando trabaje en carga parcial. La razn es que en carga parcial, la vlvula intenta mantener el control en su ajuste de sobrecalentamiento, sin embargo por su puerta sper dimensionada pasa ms lquido que el necesario. Eso superalimenta el evaporador, causando una rpida reduccin en el sobrecalentamiento del gas de salida. En respuesta a eso, la vlvula se cierra hasta que el sobrecalentamiento sea restablecido. En ese punto la vlvula se abre nuevamente para dar paso a una nueva porcin de lquido. Esa condicin de bsqueda (hunting) permitir que el lquido fluya a travs del evaporador y para dentro de la lnea de succin, donde podr entrar en el compresor y causar daos. Es importante notar que algunos productos compactos son intencionalmente proyectados con vlvulas de expansin reguladas para mayores capacidades. En tal caso, la vlvula ha sido cuidadosamente regulada y testada para garantizar que atender los objetivos especficos del proyecto. No confunda ese tipo de seleccin de vlvula con el tipo de vlvula seleccionada en el "campo" y discutida arriba. En muchos casos, algunas vlvulas instaladas en el campo son seleccionadas por personas no expertas. Un tcnico experto debe desconfiar de vlvulas instaladas en el campo. B. Retorno de Refrigerante Lquido Debido a la Carga Reducida Flujo reducido de aire a travs de una serpentina de expansin directa, resultando en el congelamiento de la serpentina. El hielo asla las superficies de transferencia de calor de la serpentina, lo que reduce aun ms la carga que la serpentina realmente percibe. En tal condicin de carga reducida de la serpentina, la vlvula de expansin generalmente no es capaz de un control preciso. De cierta forma es sper dimensionada para el trabajo que est intentando hacer y se comportar de la misma manera como ya ha sido descrito en relacin a la vlvula de expansin impropiamente dimensionada. Un enfriador de agua mostrar los mismos sntomas cuando est muy incrustado o el flujo del agua sea bajo.

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C. Retorno del Refrigerante Lquido Debido a la Mala Distribucin del Aire en el Evaporador Problema semejante podr encontrarse cuando la distribucin de aire a travs de la fase de un evaporador no sea uniforme. La mala distribucin del aire causa una carga desigual de los circuitos de refrigerante de la serpentina, resultando en una temperatura de succin irregular, sentida por la vlvula de expansin. Eso puede hacer que an una vlvula adecuadamente proyectada "busque", oscile ("hunt"), resultando en un posible retorno de refrigerante lquido a travs de los circuitos poco cargados. La mala distribucin del aire se puede evidenciar por puntos congelados o por la aparicin de puntos de condensacin en la serpentina. D. Migracin de Refrigerante Migracin es el resultado de la condensacin de refrigerante en la parte ms fra del sistema. El refrigerante que circula como vapor se retiene en forma de lquido cuando se condensa en el local ms fro. Generalmente ese local es el compresor o el evaporador cuando las temperaturas ambientes externas son elevadas. La migracin del refrigerante constituye una preocupacin, principalmente en las instalaciones donde el compresor se encuentra instalado en un nivel ms bajo que el del evaporador y/o condensador. Para evitar la migracin de lquido refrigerante proveniente del condensador, se recomienda instalar una vlvula de retencin en la lnea de descarga del compresor. Es interesante tambin colocar un "sifn invertido" en la entrada del condensador. En el caso del evaporador, se recomienda siempre que sea posible hacer la parada del compresor por recoleccin de lquido (pump down system). Sera muy importante tambin instalar un "sifn invertido" inmediatamente en la salida del evaporador, ya que podr haber una prdida a travs de la vlvula solenoide de la lnea de lquido, la que normalmente no posee un cerramiento absolutamente hermtico. Eso significa que, con el tiempo, un gran porcentaje de carga de refrigerante terminar entrando en el evaporador y ser impedida de entrar por la succin a travs del sifn. Obviamente, en caso que esta recomendacin no sea tomada, grandes cantidades de refrigerante lquido retornarn a travs de la lnea de succin y /o descarga, resultando en golpe de lquido y dilucin de aceite. Es importante notar que la migracin de lquido refrigerante para el compresor no se evitar por la existencia de un calentador del aceite del crter. La cantidad de refrigerante involucrada superar la capacidad del calentador y consecuentemente romper el compresor por golpe de lquido.

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E. Retorno de aceite El retorno de aceite puede ser tan perjudicial como el retorno de refrigerante lquido apenas en trminos de golpe de lquido. Un sistema de tuberas bien proyectado promover un movimiento uniforme del aceite, evitando la acumulacin de golpes nocivos de aceite.

FIG 3.8: DAOS POR RETORNO DE ACEITE

Se debe prestar atencin a las tuberas del sistema, por ejemplo, en los sistemas que deben funcionar por largos perodos de tiempo en carga mnima donde las velocidades del gas necesarios para el movimiento del aceite pueden ser insuficientes. Si un proyecto inadecuado de tuberas permite que grandes cantidades de aceite sean retenidas cuando est en carga mnima, el aceite podr retornar como un golpe cuando el compresor vuelva a trabajar en capacidad ms elevada. Para evitar problemas de velocidad del gas, asociados a la operacin en capacidad mnima, es absolutamente necesaria que las prcticas aceptadas de proyecto y de dimensionamiento de las tuberas sean estrictamente seguidas. El propsito principal del aceite en un sistema de refrigeracin es el de lubricar las partes mviles del compresor. La operacin de sistemas de control de aceite, principalmente con compresores en paralelo, es uno de los temas menos comprendidos del sistema en la refrigeracin. Muchos ingenieros y tcnicos 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 adicin de un separador de aceite, reservorio y reguladores de nivel de aceite no reducir 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 depsito del exceso de aceite. Cualquier alteracin en las condiciones de operacin del sistema que rompa el equilibrio establecido (aceite entrando vs. aceite saliendo) ser 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 refrigeracin, en caso de que este sistema haya sido proyectado inadecuadamente, dimensin de tuberas incorrecta o est con su mantenimiento mal hecho. Cuando estos hechos ocurren, tendremos aceite en exceso en las tuberas 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 aplicacin que el sistema de control de aceite surgir para "acomodar el exceso de aceite. El exceso se notar cuando el sistema controlador acte como un retardador y limitador de la cantidad de aceite en circulacin en la tuberas entre los ciclos de deshielo (la velocidad del refrigerante, terminado el deshielo, es muy alta y "barrer" el aceite que qued perdido por el sistema de vuelta para el compresor). Niveles de aceite en el compresor que suben drsticamente despus 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 daando el compresor. Los compresores conectados en la misma tubera de descarga y de succin no recirculan exactamente la misma cantidad de aceite, no todos los compresores tienen el mismo padrn de desgaste o los mismos perodos de funcionamiento. El propsito del sistema de control de aceite es el de compensar las diferencias moderadas entre la tasa de recirculacin de los compresores individualmente debido al tamao, tiempo de funcionamiento y desgaste de estos compresores. Existen diferencias moderadas en la cantidad de aceite que retorna a cada compresor a travs de la lnea de succin relativa a la cantidad que sale del mismo compresor a travs de las lneas 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 succin y de descarga para que sean operados selectivamente basados en la demanda de carga.

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E.1. Prcticas de Tuberas Para Garantizar Un Buen Retorno de Aceite La tubera instalada apropiadamente es una de las llaves del xito en el retorno de aceite. Algunas prcticas bsicas deben aplicarse principalmente cuando se instala un sistema ramificado de tuberas. La primera regla es utilizar sifones de aceite en la base de cada tubo "elevador" de succin, de descarga y de la lnea de lquido, si es necesario. Disminuir el dimetro del tubo "elevador" para aumentar la velocidad del gas para 7.0 m/s o ms, garantizando el arrastre de aceite. Disminuir el dimetro de las tuberas no solamente aumenta la velocidad del gas como tambin aumenta la cada de presin en la lnea. La alta velocidad es necesaria para facilitar el movimiento de subida del aceite por el tubo. La segunda regla es que la tubera 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 compensacin de presin necesaria, velocidades cercanas a 2,5 m/s son normalmente encontradas en largos trechos de tubos horizontales. La tercera regla prctica es asegurarse que las vlvulas de expansin termostticas estn 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 saturacin inferior a la determinada en el proyecto, tambin disminuir la velocidad del gas de succin dificultando el arrastre del aceite, adems de disminuir tambin la capacidad del compresor y alterar toda la perfomance del sistema frigorfico.

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3.3. DEFECTOS DE LUBRICACIN Dentro de las categoras comunes de problemas de lubricacin del compresor estn la dilucin del aceite, la prdida de aceite y la viscosidad reducida del aceite debido al sobrecalentamiento del compresor. 3.3.1. Dilucin del Aceite Probablemente, el problema ms comn de lubricacin es la dilucin del aceite. Como el aceite posee una gran afinidad con el refrigerante se puede fcilmente entender cmo ste se puede diluir excesivamente por el refrigerante durante las paradas prolongadas, haciendo con que pierda gran parte de sus calidades de lubricacin. 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 separacin de los dos fluidos. La mezcla ms densa, rica en refrigerante, busca la parte inferior del carter, mientras que la mezcla menos densa, rica en aceite busca la parte superior. Adems de eso, cualquier refrigerante que haya migrado y condensndose en el evaporador va a diluir ms aceite en el arranque. Cuando se produce el arranque en un compresor con exceso de refrigerante en el crter, una mezcla rica en refrigerante es succionada por la bomba de aceite. Siendo un excelente solvente, el refrigerante lava el aceite de las bancadas. Adems el aceite altamente diluido forma mucha espuma y puede hacer que la bomba de aceite pierda realmente su capacidad de bombear por algn tiempo, despus de la presin del crter ser reducida en el arranque. Agregue a esa mezcla un golpe secundario de refrigerante migrado del evaporador y el escenario estar montado para una falla mecnica, debido a una severa dilucin del aceite y a un lavado con refrigerante. Las calidades de lubricacin mnimas del aceite espumoso, unidas a un flujo pequeo, o an inexistente de aceite de la bomba y la accin de lavado de refrigerante lquido de la dilucin, ocasionarn riesgos en las superficies de las bancadas, cigeal, cilindros y conjuntos biela y pistn. El grado de desgaste que se produce durante cualquier arranque depende de la miscibilidad aceite y refrigerante. La avera de la bancada causada por la excesiva dilucin del aceite se limita generalmente a las bancadas de la biela ms cercanas a la bomba de aceite. Las dems bancadas pueden no presentar dao porque la porcin de refrigerante de la mezcla podr fluir a travs de las bancadas de las bielas ms cercanas a la bomba de aceite antes de que la mezcla alcance la extremidad del circuito de lubricacin, lo que permitir la lubricacin adecuada de esos sectores.

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FIG 3.9: DAOS SOBRE LOS CIGEALES

Estos son cigeales que han sido sometidos a un lavado de refrigerante. El punto importante de esa observacin (figura 3.9) es la forma por la cual el metal de las bielas de aluminio est literalmente esparcido en la superficie del cigeal. Los asientos de las bielas en el cigeal no presentan cualquier decoloracin caracterstica proveni ente de la temperatura porque el fallo sucedi casi que instantneamente y el refrigerante en evaporacin dentro del crter y de los orificios de lubricacin absorbieron la mayor parte del calor resultante de la friccin. En un fallo tan rpido cuanto ste, el cigeal no se recalienta.

FIG 3.10: DAOS EN BIELA Y CIGEAL

Una biela del mismo compresor (figura 3.10) presenta un

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