Siete señales reveladoras de un sistema sobrecargado de refrigerante
En la columna del mes pasado se analizó un sistema de refrigeración de media temperatura a puerta cerrada que incorporaba un receptor de líquido del lado alto y una válvula de expansión termostática (TXV) como dispositivo de medición. El sistema utilizaba R-134a como refrigerante, y el análisis de la comprobación del sistema descubrió que el sistema de refrigeración tenía poco refrigerante. Como recordatorio, la Tabla 1 muestra los valores medidos y calculados para el sistema con carga insuficiente.
Considere ahora el mismo sistema -un sistema de refrigeración de media temperatura que incorpora un receptor de líquido del lado alto, un TXV como dispositivo de medición y refrigerante R-134a- pero los valores medidos y calculados se enumeran en la Tabla 2, junto con este análisis detallado del sistema.
Table 1
| Measured Values | |
| Compressor discharge temperature | 195°F |
| Condenser outlet temperature | 78°F |
| Evaporator outlet temperature | 10°F |
| Compressor inlet temperature | 50°F |
| Ambient temperature | 70°F |
| Box temperature | 20°F |
| Compressor volts | 230 |
| Compressor amps | Low |
| Low side (evaporator) pressure | 3.94 in. Hg (minus 20°F) |
| High side (condensing) pressure | 86.4 psig (80°F) |
| Calculated Values | |
| Condenser split | 10°F |
| Condenser subcooling | 2°F |
| Evaporator superheat | 30°F |
| Compressor superheat | 70°F |
Table 1: The first set of measured and calculated values for a closed-door, medium-temperature refrigeration system that incorporated a liquid high-side receiver and a thermostatic expansion valve (TXV) as the metering device and utilized R-134a as the refrigerant, which was analyzed in the July 2 issue of The NEWS.
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Table 2
| Measured Values | |
| Compressor discharge temperature | 240°F |
| Condenser outlet temperature | 90°F |
| Evaporator outlet temperature | 30°F |
| Compressor inlet temperature | 40°F |
| Ambient temperature | 70°F |
| Box temperature | 35°F |
| Low side (evaporator) pressure | 8.8 psig (20°F) |
| High side (condensing) pressure | 172 psig (120°F) |
| Calculated Values | |
| Condenser split | 50°F |
| Condenser subcooling | 30°F |
| Evaporator superheat | 10°F |
| Compressor superheat | 20°F |
TABLE 2: The second set of measured and calculated values for a closed-door, medium-temperature refrigeration system that incorporated a liquid high-side receiver and a thermostatic expansion valve (TXV) as the metering device and utilized R-134a as the refrigerant, which is analyzed in this article.
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Analysis
Compressor discharge: Con un sistema sobrecargado, la alta temperatura de descarga del compresor (vapor sobrecalentado) de 240°F es causada por la alta relación de compresión. Se considera que una temperatura de descarga de 225° a 250° es la temperatura máxima de descarga para evitar que el sistema se descomponga por exceso de calor. El líquido acumulado en el condensador por la sobrecarga de refrigerante inundará parte del volumen interno del condensador en su parte inferior, causando altas presiones de cabeza. Todo el calor que se absorbe en el evaporador y la línea de succión, junto con el calor del motor y el alto calor de compresión de la alta relación de compresión, tiene que ser rechazado en un volumen interno del condensador más pequeño debido al refrigerante líquido respaldado (sobrecargado).
Alto subenfriamiento del condensador: Debido a que hay demasiado refrigerante en el sistema, el condensador tendrá demasiado líquido acumulado en su parte inferior, causando un alto subenfriamiento. Recuerde que cualquier líquido en el condensador inferior a la temperatura de condensación se considera subenfriamiento. Puede medirlo a la salida del condensador con un termómetro o un termopar. Reste la temperatura de salida del condensador de la presión/temperatura de condensación para obtener la cantidad de subenfriamiento del líquido en el condensador.
Un condensador de aire forzado utilizado en refrigeración debe tener al menos de 6° a 8° de subenfriamiento del líquido. Sin embargo, las cantidades de subenfriamiento dependen de las configuraciones de las tuberías del sistema, la estática de la línea de líquido y las caídas de presión por fricción. El subenfriamiento del condensador es un excelente indicador de la carga de refrigerante del sistema. Cuanto menor sea la carga de refrigerante, menor será el subenfriamiento; cuanto mayor sea la carga de refrigerante, mayor será el subenfriamiento.
Altas presiones de condensación: El líquido subenfriado acumulado en el condensador provocará una reducción del volumen interno del condensador y elevará las presiones de condensación. Ahora que las presiones de condensación están elevadas, hay una mayor diferencia de temperatura entre la temperatura ambiente circundante y la temperatura de condensación, lo que provoca un mayor flujo de calor. Esto compensa la reducción del volumen interno del condensador. El sistema seguirá rechazando el calor, pero a una presión y temperatura de condensación más elevadas, lo que provocará ineficiencias no deseadas debido a la mayor relación de compresión.
Altas divisiones del condensador: Debido a las presiones de condensación más altas, y por lo tanto a las temperaturas de condensación más altas, habrá una mayor diferencia de temperatura (división) entre la temperatura ambiente y la temperatura de condensación. Un condensador sucio también dará a un sistema altas divisiones del condensador, pero el subenfriamiento del condensador no será tan alto como con un sistema sobrecargado. Recuerde que la división del condensador es la diferencia entre la temperatura de condensación y la temperatura ambiente.
Presiones del evaporador normales a altas: La TXV tratará de mantener el recalentamiento del evaporador, y la presión del evaporador será de normal a ligeramente alta, dependiendo de la cantidad de sobrecarga. Si la sobrecarga de refrigerante es excesiva, la presión más alta del evaporador será causada por la disminución de la tasa de flujo de masa a través del compresor por las altas relaciones de compresión, causando bajas eficiencias volumétricas.
El evaporador tendrá más dificultades para mantener las cargas de calor más altas de la temperatura del aire entrante más caliente. La válvula TXV también tendrá una tendencia a sobrealimentar el refrigerante al evaporador en su carrera de apertura debido a las altas presiones de cabeza.
El evaporador normal se sobrecalienta: La TXV intentará mantener el recalentamiento incluso con una sobrecarga excesiva de refrigerante. Como se mencionó anteriormente, puede sobrealimentar ligeramente durante sus carreras de apertura, pero debería ponerse al día si todavía está en sus rangos de presión de funcionamiento.
Altas relaciones de compresión: El condensador inundado de líquido durante la sobrecarga funcionará con altas presiones de condensación. This causes high compression ratios and low volumetric efficiencies, which results in low refrigerant flow rates.
In summary, there are seven symptoms or telltale signs of a system that has too much refrigerant.
- High discharge temp
- High subcooling in the condenser
- High pressures in the condenser
- Higher condenser splits
- Normal-to-high evaporator pressures
- Normal superheats
- High compression ratio
A system check is the best way for service technicians to determine whether or not a system is overcharged. They simply have to install gauges and thermistors on the refrigeration system and take readings to systematically troubleshoot a refrigeration system correctly.
Publication date: 8/6/2018
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