Compresores utilizados en la refrigeración doméstica. Calidad y fiabilidad (página 2)

Enviado por Yaquel�n Rodr�guez Vald�s

Partes: 1, 2

Según las normas, IEC
335-2-34: 2000 y la ISO 917:
2000, los compresores
herméticos se diseñan para ser empleados en
ciclos de refrigeración por compresión de
vapor y se clasifican de acuerdo con la presión correspondiente a la gama de
temperaturas de evaporación en la cual el compresor
funciona [7]. Dentro de la categoría de
aplicación de baja presión de aspiración
(LBP) y bajo torque de arranque (LST), quedan los compresores
utilizados en los congeladores y refrigeradores
domésticos. A modo de ejemplo se utilizan en los
apartados posteriores de este trabajo,
los compresores herméticos aplicados a refrigeradores
domésticos por ser los más conocidos y de
situación más crítica en las situaciones comentadas
anteriormente.
ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating
and Air-Conditioning Engineers) ha venido estableciendo desde
el año 1953 las condiciones de ensayo
para la evaluación de compresores que se han
mantenido hasta nuestros días y es utilizada por la
mayoría de los fabricantes de compresores, aunque
posteriormente los países europeos decidieran
establecer las suyas, conocidas como CECOMAF (Air-
Conditioning and Refrigeration Equipment Manufactures). La
diferencia entre ambas condiciones de ensayo es, que en el
caso CECOMAF no hay subenfriamiento de líquido. En la
Figura 1 se muestra el
ciclo de refrigeración simple con ambas
condiciones.
Fig.1. Ciclo de refrigeración
simple con y sin subenfriamiento
La manera más rápida de caracterizar
un compresor es mediante las tablas y curvas de
características de funcionamiento que aportan los
fabricantes, que no solo presentan las capacidades y las
condiciones de evaluación, sino que corrientemente,
dan la capacidad y potencia
para una variedad de temperatura de evaporación y
condensación.
Pero hay que decir que éstas solo constituyen
un promedio de la evaluación en calorímetro. Investigaciones recientes [8], muestran
cómo la capacidad frigorífica dada por el
catálogo de algunos fabricantes es superior a la
real.
La evidencia fue demostrada a través de la
información de los catálogos, el
cálculo y la experimentación y
los conceptos existentes entre el recalentamiento útil
y recalentamiento total. El recalentamiento total está
formado por el producto
en la línea de aspiración y el producido en el
evaporador (denominado recalentamiento útil), siendo
este último el único que contribuye a aumentar
la capacidad frigorífica útil. Véase
Figura 2.
Fig. 2. Recalentamiento útil y
recalentamiento en la línea de
aspiración
Actualmente, la práctica internacional
establece tres tipos de normativas: las establecidas por las
normas estatales, las recomendadas por el fabricante y las
determinadas en la explotación. En cuanto a los
parámetros normativos del tercer grupo, su
característica fundamental consiste en que resulta
imposible establecerlos de forma general para cualesquiera
condiciones de explotación, debido a influencias
externas que tienen lugar durante el funcionamiento del
equipo, por ejemplo, la temperatura ambiente,
la tensión eléctrica y la ubicación de
los equipos [9], entre otros, ha expresado la importancia de
dichos factores, ya que de ellos depende en gran medida el
óptimo funcionamiento de este tipo de
equipo.
A partir de los elementos que intervienen en el
proceso
termodinámico de compresión [6], ha analizado
el comportamiento de cuatro parámetros
fundamentales que son: flujo másico, capacidad
frigorífica, potencia eléctrica y eficiencia
(COP), al aumentar la temperatura ambiente por encima de
los
valores de referencia de las condiciones
estándares de evaluación ASHRAE y CECOMAF. La
metodología que ha seguido es el
establecimiento de nuevas condiciones de ensayo validadas
experimentalmente, para el control de
la fiabilidad.
Hemos determinado en nuestro estudio la capacidad
frigorífica, (), porque siendo uno de los factores que
determinan el comportamiento de los compresores
herméticos, también es el que está
directamente relacionado con el calor transmitido desde el
producto en una máquina frigorífica que se
emplee para refrigeración o conservación de
alimentos.
La capacidad frigorífica, (), representa el calor
transferido desde el espacio refrigerado al refrigerante, a
su paso por el evaporador. Para el volumen de
control que incluye el evaporador, los balances de masa y
energía dan el calor transferido por unidad de masa de
refrigerante donde es el flujo másico de refrigerante. Esto
es:
Mediante ensayos
calorimétricos se tomaron lecturas de los siguientes
parámetros: temperatura ambiente, condensación,
evaporación, succión, carcasa y descarga del
compresor, la intensidad de corriente, tensión
eléctrica y frecuencia programada. Para la
ejecución del ensayo se empleó el fluido
refrigerante recomendado por el fabricante del compresor. Las
condiciones de ensayos ASHRAE y CECOMAF se aplicaron a los
compresores en un orden preestablecido, lo mismo que las
condiciones de evaluación propuestas a temperaturas
ambientes 35 y 38 ° C.
(Cuba 1 y
Cuba 2). El método de ensayo se realizó con
un Calorímetro a fluido secundario en un laboratorio acreditado (DANFOSS, México, 2003). La capacidad
frigorífica Q0 se determinó
de forma indirecta ya que existe dependencia funcional con
los parámetros que se miden directamente.
En la actualidad la calidad se
alcanza con base en la satisfacción de las necesidades
de los clientes
así como de sus expectativas, con productos
y servicios
competitivos. La calidad consolida la confianza del cliente
asegurando su fidelidad, ya que en algunos productos se hace
obligatorio el cumplimiento de las normas establecidas para
la calidad [10].
Materiales y
métodos
Resultados y
discusión

En la evaluación del banco de pruebas
calorimétrica a temperaturas ambientes superiores de 35 y
38 ºC (condiciones reales de explotación), que fueron
determinadas en evaluaciones de campo y a partir de los datos
suministrados por el Instituto de Meteorología de Cuba, se
obtuvieron reducciones apreciables de la capacidad
frigorífica en los tres tipos de compresores estudiados,
tipo I, tipo II y tipo III. Para el análisis de los resultados del ensayo
calorimétrico se estableció como referencia el
valor
resultante de los parámetros de la prueba para las
condiciones de diseño.

Fig. 3. Comportamiento de la capacidad
frigorífica en condiciones ASHRAE, CECOMAF y PROPUESTAS
con 115 V / 60 Hz

La Figura 3 representa el porciento de pérdida de
capacidad frigorífica en la evaluación de Cuba 1
(35 ºC) y Cuba 2 (38 ºC) con subenfriamiento y sin
subenfriamiento. Se obtiene una pérdida máxima de
capacidad frigorífica en Cuba 2, para el Tipo II, que
alcanza 17,65 %. Es decir, que sólo el hecho de que la
temperatura ambiente haya variado 6 ° C por encima del valor del ensayo que
establece ASHRAE, ha sido suficiente para que se pierda 17,65 %
de la capacidad frigorífica declarada por el fabricante.
Para el compresor Tipo I, la pérdida es de 12,11 % y para
el Tipo III de 7,51 %.

La diferencia entre tipos, se atribuye a los detalles
que distinguen la calidad de su construcción, tales como reducción
de espacio muerto, disposición y sistema de
válvulas,
perfecto ajuste, solidez de construcción y eficaz sistema
de lubricación. Ahora bien, a pesar de las diferencias de
pérdidas de capacidad por tipos de compresores es evidente
que en todos los casos dichas pérdidas son superiores
cuando se varía la temperatura ambiente.

La diferencia entre el comportamiento de los compresores
en la capacidad frigorífica, puede atribuirse al
diseño, materiales
utilizados y características constructivas que utiliza
cada fabricante, cuestión que debe considerarse debido a
su influencia en los resultados finales.

Como valoración final, si hacemos referencia al
equipo en su conjunto (refrigerador, congeladores, etc.), puede
además inferirse que las pérdidas obtenidas se
harían mayores debido al hecho práctico de que los
compresores funcionarán en refrigeradores generalmente con
determinado nivel de uso, lo que presupone condiciones de
explotación mucho más adversas que las simuladas en
las pruebas provocando el incremento de los consumos
energéticos y en consecuencia la disminución del
tan necesario ahorro
energético.

Referencias

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utilización de la refrigeración y el uso racional
del recurso energético". Refrigeración Frial.
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Pistono, J. 1996. "La refrigeración:
antecedentes históricos". Refrigeración
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