Las principales causas del sobrecalentamiento de la temperatura de escape del compresor son las siguientes: alta temperatura del aire de retorno, gran capacidad de calentamiento del motor, alta relación de compresión, alta presión de condensación y selección inadecuada del refrigerante.
1. Temperatura del aire de retorno
La temperatura del aire de retorno es relativa a la temperatura de evaporación. Para evitar el reflujo de líquido, las tuberías de retorno de aire generalmente requieren un sobrecalentamiento del aire de retorno de 20 °C. Si la tubería de retorno de aire no está bien aislada, el sobrecalentamiento superará ampliamente los 20 °C.
Cuanto mayor sea la temperatura del aire de retorno, mayores serán las temperaturas de admisión y escape del cilindro. Por cada aumento de 1 °C en la temperatura del aire de retorno, aumentará la temperatura de escape.
2. Calentamiento del motor
En los compresores de refrigeración por aire de retorno, el vapor refrigerante se calienta por el motor al fluir a través de la cavidad del motor, y la temperatura de succión del cilindro aumenta nuevamente.
El calor generado por el motor se ve afectado por la potencia y la eficiencia, mientras que el consumo de energía está estrechamente relacionado con el desplazamiento, la eficiencia volumétrica, las condiciones de funcionamiento, la resistencia a la fricción, etc.
En los compresores semiherméticos con refrigeración por aire de retorno, el aumento de temperatura del refrigerante en la cavidad del motor oscila entre 15 °C y 45 °C. En los compresores refrigerados por aire, el sistema de refrigeración no pasa por los devanados, por lo que no hay problema de calentamiento del motor.
3. La relación de compresión es demasiado alta.
La temperatura de los gases de escape se ve muy afectada por la relación de compresión. Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será la temperatura de los gases de escape. Reducir la relación de compresión puede disminuir significativamente la temperatura de los gases de escape al aumentar la presión de admisión y disminuir la presión de escape.
La presión de succión está determinada por la presión de evaporación y la resistencia de la línea de succión. Aumentar la temperatura de evaporación puede incrementar eficazmente la presión de succión, reducir rápidamente la relación de compresión y, por lo tanto, disminuir la temperatura de escape.
La práctica demuestra que reducir la temperatura de los gases de escape aumentando la presión de succión es más sencillo y eficaz que otros métodos.
La principal causa de la presión de escape excesiva es la alta presión de condensación. Una superficie de refrigeración insuficiente del condensador, la acumulación de incrustaciones, un volumen insuficiente de aire o agua de refrigeración, una temperatura excesiva del agua o del aire de refrigeración, etc., pueden provocar una presión de condensación excesiva. Es fundamental seleccionar la superficie de condensación adecuada y mantener un flujo suficiente del fluido refrigerante.
Los compresores de alta temperatura y de aire acondicionado están diseñados para funcionar con una baja relación de compresión. Tras su uso en refrigeración, la relación de compresión aumenta exponencialmente, la temperatura de escape se eleva considerablemente y la refrigeración no puede compensar, provocando un sobrecalentamiento. Por lo tanto, evite utilizar el compresor más allá de su rango óptimo y opere con una relación de compresión inferior a la mínima posible. En algunos sistemas criogénicos, el sobrecalentamiento es la principal causa de fallo del compresor.
4. Antiexpansión y mezcla de gases
Tras el inicio de la carrera de succión, el gas a alta presión atrapado en el espacio libre del cilindro se desexpande. Después de la desexpandición, la presión del gas vuelve a la presión de succión, y la energía consumida para comprimir esta parte del gas se pierde durante la desexpandición. Cuanto menor sea el espacio libre, menor será el consumo de energía causado por la desexpandición y mayor el volumen de succión, lo que aumenta considerablemente la eficiencia energética del compresor.
Durante el proceso de desexpansión, el gas entra en contacto con las superficies de alta temperatura de la placa de la válvula, la parte superior del pistón y la parte superior del cilindro para absorber calor, de modo que la temperatura del gas no descienda hasta la temperatura de succión al final de la desexpansión.
Una vez completada la fase de antiexpansión, comienza el proceso de aspiración. Al entrar el gas en el cilindro, por un lado se mezcla con el gas antiexpansión y su temperatura aumenta; por otro lado, la mezcla absorbe calor de la superficie de la pared y se calienta. Por lo tanto, la temperatura del gas al inicio del proceso de compresión es superior a la temperatura de aspiración. Sin embargo, dado que los procesos de desexpansión y aspiración son muy breves, el aumento real de temperatura es muy limitado, generalmente inferior a 5 °C.
La antiexpansión se produce por la holgura del cilindro y es un inconveniente inevitable de los compresores de pistón tradicionales. Si el gas que entra por el orificio de ventilación de la placa de válvulas no puede descargarse, se producirá una expansión inversa.
5. Aumento de la temperatura de compresión y tipo de refrigerante
Los distintos refrigerantes poseen propiedades termofísicas diferentes, y la temperatura de los gases de escape aumenta de forma distinta tras someterse al mismo proceso de compresión. Por lo tanto, para diferentes temperaturas de refrigeración, se deben seleccionar diferentes refrigerantes.
6. Conclusiones y sugerencias
Cuando el compresor funciona con normalidad dentro de su rango de uso, no debería presentar sobrecalentamiento, como temperaturas elevadas en el motor o en el vapor de escape. El sobrecalentamiento del compresor es una señal de avería importante que indica un problema grave en el sistema de refrigeración o un uso y mantenimiento inadecuados del compresor.
Si la causa principal del sobrecalentamiento del compresor reside en el sistema de refrigeración, el problema solo puede resolverse mejorando el diseño y el mantenimiento de dicho sistema. Reemplazar el compresor por uno nuevo no elimina por completo el problema de sobrecalentamiento.
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Fecha de publicación: 13 de marzo de 2024