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Acumuladores de Succin

Introduccin

Una de las fallas ms comunes en los compresores derefrigeracin, es la inundacin; es decir, el regreso derefrigerante y/o aceite lquidos en grandes cantidades.Esto puede causar daos a los compresores, que vandesde la dilucin del aceite con refrigerante lquido, hastael Golpe de Lquido. Como es sabido, los lquidos no secomprimen y los compresores estn diseados paracomprimir vapor nicamente, y tienen muy poca toleran-cia para el refrigerante o el aceite lquidos.

La mayora de los sistemas, estn expuestos a que lesllegue por la lnea de succin cierta cantidad de refrige-rante o aceite lquidos, especialmente los de baja tempe-ratura. Si este flujo de lquido es pequeo o no muyfrecuente, el compresor puede tolerarlo; pero si el flujo esgrande y continuo, puede acabar con un compresor enmuy corto tiempo. Dependiendo del punto donde seencuentre entre estas dos situaciones, el compresorpuede estar operando durante meses o aos, para repen-

tinamente regresar suficiente lquido y fallar sin motivoaparente.

En estos casos, la mejor proteccin es instalar un acumu-lador de succin.

Definicin

Un acumulador de succin es, bsicamente, un recipientea presin, diseado para evitar daos al compresor acausa de una inundacin repentina de efrigerante o aceitelquidos, la cual puede llegar por la lnea de succin haciael compresor. Un acumulador de succin es un depsitotemporal para retener el exceso de esta mezcla de aceitey refrigerante lquidos, y posteriormente enviarla en formade gas, a una proporcin que el compresor pueda mane-

jar de manera segura.

Los acumuladores de succin estn diseados pararetener un porcentaje de la carga total de refrigerante delsistema, evitando adems el golpe de lquido y la dilucinexcesiva del aceite del compresor.

Debe existir una cierta cantidad de turbulencia controlada,para evitar que el acumulador de succin sirva comoseparador de aceite, y para que el aceite no se quedeatrapado dentro de ste.

El retorno de refrigerante y aceite debe hacerse a unaproporcin suficiente, para asegurar que se mantengantanto la eficiencia de operacin del sistema, como el niveladecuado de aceite en el crter.

Regreso de Refrigerante Lquido

CausasSon varias las causas por las que puede estar regresandorefrigerante lquido al compresor. Algunas de las mscomunes son:

a) La vlvula de expansin puede ser de mayor tamao(fluctuacin).

b) El bulbo de la vlvula de expansin no est haciendobuen contacto en la lnea de succin.

c) La vlvula de expansin est mal ajustada o se quedatorada en posicin abierta.

d)Sobrecarga de refrigerante en sistemas que usan tubocapilar.

e) Falta de carga en el evaporador que puede ser por:

1. Que no estn operando los ventiladores del evapo-rador.

2. El evaporador est cubierto de escarcha.3. Evaporador obstruido por suciedad entre las aletas.4. No hay carga o es muy pequea.5. Filtros de aire tapados.

f) Regreso de lquido al terminar el ciclo de deshielo congas caliente.

Hay que notar que los primeros cinco puntos son previsi-bles, ya que se deben a una mala seleccin, malainstalacin o mal ajuste de las vlvulas, y a falta de

mantenimiento o de inspeccin del sistema. El ltimopunto no es previsible o controlable. Algunos tipos desistemas permitirn peridicamente que regrese dema-siado lquido al compresor.

Efectos

Los daos que puede sufrir un compresor por el regresode refrigerante o aceite lquidos son varios, y dependende la cantidad de lquido que le est llegando.

Quizs el ms grave es el Golpe de Lquido. Como yase mencion, los lquidos no se comprimen; los compre-

Captulo 5

ACUMULADORES DE SUCCION

Tipos de Acumuladores .............................................. 49

Aplicacin ................................................................... 51Seleccin .................................................................... 52

Instalacin ................................................................... 52

Introduccin ................................................................ 48Definicin .................................................................... 48

Regreso de Refrigerante Lquido ................................ 48

Causas .................................................................. 48

Efectos .................................................................. 48

Cmo Detectarlo ................................................... 49

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sores para refrigeracin estn diseados para comprimirvapor. Si es excesiva la cantidad de lquido que entra alcilindro a travs de la lnea de succin, el pistn en sucarrera ascendente, golpear este lquido contra la vlvu-la o plato de descarga, produciendo un efecto como el deun gato hidrulico. Este tremendo golpe puede daar lasvlvulas de descarga, los pistones, las bielas y hasta elcigeal; causando desde dobleces hasta la ruptura.

Por otra parte, el exceso de refrigerante lquido queretorna al compresor diluye el aceite, disminuyendo suspropiedades lubricantes, y causando daos por malalubricacin en cojinetes y otras partes mviles. En algu-nos casos, se pierde completamente el aceite del crter.

La presencia de refrigerante lquido en el aceite, tambinpuede ocasionar que el interruptor de presin de aceite sedispare por baja presin, aun cuando el nivel de aceite enel crter del compresor est alto. Esto se debe a que alarrancar el compresor, se presenta una repentina baja depresin en el crter, y el refrigerante lquido se evaporasbitamente, por lo que la bomba no puede mantener la

presin adecuada. Si esta situacin contina, cuando sehaya desprendido suficiente refrigerante del aceite, serestablecen las presiones en la bomba. Cuando sepresenta una situacin de stas, se piensa que es labomba de aceite la que est fallando y se reemplaza.Al instalar una bomba nueva, se creer que se solucionel problema, pues se restablecer la presin del aceite;sin embargo, la siguiente vez que se diluya el aceite conrefrigerante lquido, volver a bajar la presin del aceite.

Cmo Detectarlo

Cuando haya sospecha de que se est regresando refri-gerante lquido por la succin del compresor, la nica

manera segura de detectarlo es midiendo el sobrecalen-tamiento del refrigerante en la lnea de succin, justoantes de la conexin de entrada al compresor. Estedeber ser medido precisamente en los perodos cuandohaya ms probabilidad de regreso de lquido, como en losciclos de deshielo, en los cambios de ciclo en las bombas

de calor o bajo condiciones de baja carga.

El procedimiento ms recomendable para medir estesobrecalentamiento es el siguiente:

- Fije un termopar en la lnea de succin horizontal, enuna posicin entre el 4 y el 5 del reloj (o bien entre el 7y el 8), como se muestra en la figura 5.1, a una distancia

de por lo menos 15 cm del compresor.- Aisle el termopar.

- Lea la temperatura real. Esto deber hacerse a partirdel instante en que termina el deshielo o en el cambiode ciclo. Mida la presin de succin del compresor. Delas tablas obtenga la temperatura de saturacin corres-pondiente a esa presin. A la temperatura real ms bajaleda en el termopar, se le resta la temperatura desaturacin y el resultado es el sobrecalentamiento.

Si el sobrecalentamiento obtenido est entre 0 y 2 C, esque hay lquido presente. (Cuando se leen temperaturas

con un termopar por fuera de la lnea, pueden tenerseerrores de 1 2 C). Bajo condiciones ideales de opera-

cin, el sobrecalentamiento recomendable est entre 9 y15 C, en este punto del sistema.

Siempre existe la posibilidad de que regrese lquido alcompresor, aunque puede no ser muy frecuente. Pero silas condiciones permiten el regreso de lquido, y si se tieneel sobrecalentamiento recomendado, hay un margen deseguridad para evitar que baje a 0 C.

Tipos de Acumuladores

Bsicamente, existen dos tipos de acumuladores (tram-pas) de succin: de tubo en U y de tubo vertical, de loscuales se derivan algunas variantes en cuanto a la posi-

cin de instalacin, la forma de medir el lquido de regresoal compresor, y si llevan intercambiador de calor ocalentador elctrico.

El tipo ms sencillo de acumulador, es un recipiente quecolecta refrigerante lquido, lo retiene hasta que se evapo-ra y lo regresa al compresor de forma natural.

En la figura 5.2, se muestra un acumulador vertical detubo en "U". Es el acumulador ms simple de todos, y esel ms frecuentemente aplicado en equipos residencial ycomercial; tanto de fbrica como armados en el campo.Con este tipo de acumuladores bajo operacin normal, elvapor de refrigerante entra al acumulador, pasa a travsdel tubo en "U" y sale del acumulador hacia la succin delcompresor. Si existe refrigerante lquido en la lnea desuccin, al entrar al acumulador, las gotas ms pesadascaen al fondo aumentando el nivel del lquido. El gas porser ms ligero, gira 360y entra al tubo en "U". En este tipode diseo, la velocidad debe ser controlada, para que elrefrigerante no choque contra la superficie del nivel dellquido y lo arrastre a la entrada del tubo en "U".

Entre la conexin de entrada y el tubo en U, lleva unaplaca metlica (baffle) para evitar que el lquido se vayadirectamente a la salida. Este lquido llega al acumuladora alta velocidad, pero en el momento que entra se reduce

Figura 5.1 - Cmo ubicar el termopar en la lnea de succin para medirel sobrecalentamiento.

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nibles con y sin intercambiador de calor. En la figura 5.6se muestran dos tipos de acumuladores, horizontal yvertical, ambos conteniendo un calentador de serpentnen la lnea de lquido.

Cuando se aplique un acumulador con algn tipo decalentamiento, ya sea elctrico o con intercambiador enla lnea de lquido, debe tenerse la siguiente considera-cin, sobre todo cuando se emplean en sistemas concompresores hermticos o semihermticos, ya que comosabemos, el motor de estos compresores usa el gas dela succin para su enfriamiento. Al calentar el refrigerantelquido acumulado, el vapor que se desprende est

saturado; es decir, no tiene sobrecalentamiento y elcompresor recibe su enfriamiento normal. Pero cuandono haya lquido en el acumulador, la aplicacin de calorsobrecalentar el gas de la succin y el motor sesobrecalentar. Esto es particularmente delicado ensistemas con R-22.

Por lo anterior, cuando sea posible, deben de evitarse losacumuladores con calentamiento, a menos que hayansido diseados exclusivamente para ese sistema. Cuan-do un sistema no ha sido bien diseado y todo el tiempo

Figura 5.4 - Acumulador de tubo vertical.

Figura 5.5. - Acumuladortipo horizontal.

Figura 5.6. - Acumuladores con tubo en "U", vertical y horizontal, concalentador de serpentn en la lnea de lquido.

est regresando lquido al compresor, all s se justifica lainstalacin de un acumulador con calentamiento.

Todos los anteriores son los tipos bsicos de acumulado-res empleados por la mayora de los fabricantes deequipo. Existen por supuesto, muchas combinaciones de

longitud y dimetros, adems de algunas variantes inter-nas, que pueden incrementar la capacidad de retenciny alterar la proporcin de medicin de lquido hacia elcompresor.

Aplicacin

Los acumuladores para la lnea de succin se instalan ensistemas de refrigeracin y aire acondicionado, dondeexiste la posibilidad de un repentino regreso de lquido porla lnea de succin.

Estos sistemas pueden ser: bombas de calor, exhibidoresde baja temperatura, camiones refrigerados, enfriadores

de lquidos (chillers) y cualquier sistema que est disea-do para operar con un bajo sobrecalentamiento. En estossistemas, los compresores son extremadamente suscep-tibles a sufrir daos por el refrigerante lquido.

Un acumulador de succin en cualquiera de los sistemasantes mencionados, asegura una proteccin mxima a unprecio nominal, cuando se compara con el costo de lareparacin o reemplazo de un compresor daado porregreso de lquido.

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Los acumuladores han sido utilizados por dcadas, pri-mero en equipo original, y ms recientemente, comoequipo instalado en el campo. Aunque se han tenidodisponibles los datos de aplicacin, su significado conrespecto al acumulador y al funcionamiento del sistema,nunca se ha aclarado. Los fabricantes se han vistoobligados a evaluar cada modelo en trminos del sistemaen el cual se va a aplicar.

La aplicacin en el campo se ha basado primordialmenteen seleccionar un modelo, cuyas conexiones sean de lamisma medida de la lnea de succin, y que el tamao sealo suficientemente grande, para retener aproximadamen-te la mitad de la carga de refrigerante.

Actualmente, no hay una clasificacin estndar para losacumuladores. La exactitud de los datos de clasificacin,van en funcin a la clase del equipo que se est emplean-do, para determinar dicha clasificacin.

Seleccin

La seleccin de un acumulador para la lnea de succin,deber hacerse sobre la base de los tres puntos siguien-tes:

1. Para que sea eficaz, el acumulador deber tener unacapacidad de retencin adecuada. La retencin puedevariar entre un sistema y otro; sin embargo, la reglageneral en la industria es, que no sea menor al 50% de lacarga total del sistema. Esto significa que en un sistemade temperatura media de 5 T.R. de capacidad, con R-22,el acumulador deber tener una capacidad para retener3 kg de lquido. Este acumulador tendra unas dimensionesde aproximadamente 13 cm (5") de dimetro por 30 cm(12") de alto.

En un sistema de baja temperatura de 7 T.R. de capaci-dad, con R-502, necesitar un acumulador que sea capazde retener 6 kg de lquido, sus dimensiones seran de 23cm (9") de dimetro por 35 cm (13.8") de alto.

El nico tamao de acumulador que puede garantizarseal 100%, es uno que sea lo suficientemente grande pararetener la carga completa del sistema.

2.Otra consideracin que se requiere tomar en cuenta, esla capacidad del acumulador para funcionar sin provocaruna excesiva cada de presin en el sistema. En la tablade seleccin del catlogo, las capacidades mximasrecomendadas en toneladas, estn basadas en una

cada de presin equivalente a una cada de temperaturade 0.28C (0.5F).

3.Finalmente, un acumulador debe ser capaz de regresarlquido a una proporcin adecuada bajo diferentes condi-ciones de carga. En el catlogo se muestra una tabla conla capacidad mnima recomendada en toneladas, conbase en el retorno de aceite a travs del acumulador.

Nunca debe seleccionarse un acumulador basndose enel dimetro de la lnea de succin. El acumulador no

necesariamente debe tener las conexiones del mismodimetro que la lnea de succin del compresor.La mayora de las tablas de clasificacin que los fabrican-tes publican, contienen la mxima capacidad de retencinpara R-134a, R-12, R-22 y R-502. Los acumuladoresestn clasificados en toneladas de refrigeracin paracada refrigerante, a varias temperaturas de evaporacinque van desde 5C hasta -40C, y muestran un valormximo y mnimo en toneladas.

Seleccionar acumuladores de mayor tamao no causaningn dao, mientras que la capacidad mnima entoneladas del sistema, no sea menor a la capacidadmnima a que est clasificado el acumulador.

Instalacin

El acumulador de succin deber instalarse en la lnea desuccin, tan cerca como se pueda del compresor (mnimo15 cms), para permitir una accin venturi completa.En sistemas de ciclo reversible, como el de las bombas decalor, el acumulador debe instalarse entre la vlvula

reversible y el compresor.

En algunos casos, cuando se va a agregar un acumuladora un sistema ya existente, se presenta el problema de lafalta de espacio en el gabinete. Esto puede requerir algode tubera adicional, pero puede instalarse fuera delgabinete.

En otros casos, los compresores instalados en el interiorde un edificio presentan otro problema: El acumulador"suda" y el condensado escurre al suelo. La solucin es,por supuesto, aislar el acumulador y la tubera relaciona-da. Pero, aislar el acumulador, puede representar otroproblema, a menos que el aislamiento sea fiel y comple-

tamente sellado al vapor, para evitar que haya condensa-cin debajo del aislamiento. Esto nos conduce a otrainterrogante: Cmo sale del acumulador el lquidoatrapado? Si no hay aislamiento, el calor conducido atravs de la cpsula evapora algo de lquido. Pero, si elacumulador est aislado, esto puede resultar contrapro-ducente.

Sin embargo, el calor conducido a travs de la cpsula esslo una pequea cantidad del calor que se requiere pararemover el lquido. Si se permite el tiempo suficiente, elagujero pequeo en el fondo del tubo regresar el lquidoal compresor, en una proporcin que no cause daos,regresando tambin el aceite junto con el refrigerante.

La mayor parte del lquido se evapora y regresa alcompresor, gracias a que la inundacin no ocurre todo eltiempo. Tarde o temprano, la vlvula de expansin o lossistemas de tubo capilar, retoman el control del flujo delquido, y el gas sobrecalentado entra al acumuladorcalentando el lquido. El vapor resultante regresa alcompresor. Probablemente, la mayor parte del lquido seevapore por el gas sobrecalentado, regresando de esamanera.

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La condensacin en el acumulador puede causar unacorrosin severa, lo cual ocurre particularmente en lasuniones de soldadura hechas en el campo. Esta corrosinpuede provocar fugas.

En acumuladores nuevos los fabricantes proporcionan unacabado adecuado, totalmente resistente a la corrosin.Sin embargo, cuando se quema durante el proceso de

soldadura, las superficies debern ser limpiadas mecni-camente hasta llegar al metal, aplicar una base y pinturaanticorrosiva.

En algunas ocasiones los acumuladores de succin fuganpor las soldaduras de los conectores. Esto es porquealgunos fabricantes utilizan conectores de acero. Soldarcobre con acero, requiere conexiones que no estntorcidas. La unin deber hacerse con soldadura de plataN 45 N 35, y con mucho cuidado, para evitar que entrefundente al acumulador.

Nota: En estos casos, nunca deber usarse "soldadurasuave" 95-5 50-50.

Despus de probar de fugas, las uniones y reas adya-centes debern ser limpiadas y pintadas, tal como semencion anteriormente.

Los acumuladores de succin se usan virtualmente entodos los sistemas de bombas de calor. El proceso desoldadura es crtico; an los fabricantes de equipo origi-nal, algunas veces tienen problemas de fugas en la

soldadura. Algunas veces estas fugas no aparecen en laspruebas de fbrica, sino hasta que ocurre algo de corro-sin en el campo.

Puesto que a la mayora de los tcnicos de servicio noportan los sopletes adecuados, ni soldadura de plata, estopresenta un dilema cuando se va a hacer una reparacinen el campo con soldadura de fosco, y cralo o no, hayquienes mejor eliminan el acumulador y conectan la lneadirecta al compresor.

Lo anterior no sucede con los acumuladores de Valycon-trol, S.A. de C.V., porque se fabrican con conectores decobre para facilitar la soldadura a la lnea.