Variables operativas

Introducción: Las empresas que se dedican a hacer mantenimiento de los equipos de refrigeración suelen producir informes que consisten en largas listas que o bien se marcan o bien se debe evaluar con valores estándares como “bueno”, “malo” o “regular”. Estas listas rara vez se adaptan exactamente al requerimiento de cada cliente y lo que es peor, una evaluación de “regular” no dice nada en cuanto al tiempo en que el sistema va a seguir prestando funciones. Si bien al final de la hoja se mide y registra la “presión de alta” y “presión de baja” rara vez están bien definidas y lo que es peor no sirven miradas en forma aislada en un papel sino en un gráfico que marque una tendencia. El propósito de este artículo es definir claramente qué variables de un sistema de refrigeración mecánica pueden contribuir a un buen diagnóstico, que permita hacer mantenimiento preventivo siempre que se estudie su variación en el tiempo. Un sistema de refrigeración mecánica básico, consiste en componentes principales unitarios como compresor, condensador, dispositivo de expansión y las tuberías que los unen (fig1).

Todo diagnóstico preventivo debe basarse en medir a tiempo desviaciones del comportamiento esperado del sistema. Si bien algunas descripciones cualitativas sirven, como por ejemplo lo son las que describen visualmente el estado de un serpentín que puede estar cubierto de polvo o de un compresor que puede presentar decoloración, estas no son útiles en determinar qué mantenimiento preventivo debemos hacerle al sistema.

Las hojas con variables cualitativas sólo le sirven al cliente si es que quiere evaluar el trabajo del técnico y realizar él la inspección visual, pero el técnico debe realizar mediciones con instrumentos adecuados que el cliente no tiene.
Tampoco hay que elaborar listas largas de 60 o más ítems que tienen poco sentido realizar muy a menudo como lo es el apriete de pernos, que puede realizarse en forma semestral o de menor frecuencia. Es decir no debe existir una lista con muchos ítems sino varias listas, cada una con variables que se deben evaluar con la misma frecuencia. Si la limpieza de los evaporadores es crítica, la casilla de verificación de los evaporadores debería estar junto con la lista de medición de variables relevantes y separada del “apriete de pernos”.

Pero el dicho “pastelero a tus pasteles” también debe entenderla el dueño del equipo y no dejar al personal de refrigeración tareas poco calificadas y que se deben realizar muy frecuentemente como lo es apretar los pernos o más calificadas pero que quedarían mejor hechas por otro departamento como lo es tensar las poleas de un aire acondicionado de una retro escavadora que deberían ser realizarlas periódicamente en un equipo de revisión mecánica y no de refrigeración.

La lista de variables a verificar debería ser parte del proceso negociador al principio, lo que permite además eliminar aquellas variables que no son necesarias para un cliente y definir distintos tipos de procesos que se harán cada uno a su tiempo y posiblemente a distintos costos. Así un cliente que quiere ahorrar, puede extender mantenciones menos invasivas y dilatar otras reduciendo el costo pero no viéndose en la necesidad de eliminar a todo el equipo que hace los mantenimientos.

Definir el comportamiento esperado del sistema es muy fácil para el diseñador que seleccionó los componentes principales y tuberías usando algún criterio que le permite inferir entre qué rangos se mueven las variables físicas que gobiernan el sistema.

Si el cliente no tiene un manual de operación o servicio del sistema, no puede contestar fácilmente qué puede esperar del sistema, pero tiene la ventaja de operarlo físicamente y puede conocer cómo evolucionan las variables físicas en respuesta a variables ambientales y de carga del sistema, siempre que haya superado las etapas de puesta en marcha y marcha blanca.
Incluso medir durante estas etapas puede arrojar datos clave sobre los problemas que tuvo el sistema o modificaciones que hubo que hacer para adaptarse a las condiciones de operación en régimen.

Un sistema de expansión directa es aquel en que la expansión que enfría el refrigerante ocurre directamente o a corta distancia de los tubos del evaporador y la expansión seca significa que del evaporador sólo debe salir gas sobrecalentado.
La filosofía de control está dada por el conjunto de decisiones que relacionan variables físicas como presión, temperatura, cantidad de hielo y tiempo con variables eléctricas y los componentes que las controlan, como presostatos, termostatos, temporizadotes y muchos tipos de conversores y controladores electrónicos.

Una aplicación está definida por el tipo de compresor y componentes, la filosofía de control, el tipo de deshielo, el refrigerante a usar y el rango de temperaturas y presiones dentro del cual el sistema debe mantenerse.
El concepto de estabilidad históricamente ha tenido gran importancia en el estudio y diseño de sistemas, sin embargo es difícil definirlo para sistemas no lineales como son los circuitos de refrigeración mecánica, que además varían en el tiempo. Para estos casos se suele definir un tipo de “estabilidad” relacionada con que la respuesta del sistema sea acotada.

Un diagnóstico invasivo del sistema consiste en desarmar, abrir, destruir y analizar patrones de desgaste en el compresor, depósitos o mugre en el fondo de acumuladores de succión, separadores de aceite, en filtros de succión, de línea de líquido y de línea de aceite, para analizar qué tipo de productos están atrapando o qué tipo de desgaste presentan.

Un diagnóstico semi-invasivo consiste en tomar muestras de refrigerante, aceite y posiblemente de productos del sistema como limaduras metálicas para analizarlos. El aceite se prueba con un detector de acidez para determinar el grado de descomposición de aceite y refrigerante lo que permite hacer diagnósticos de la estabilidad química del sistema.

Las variables que permiten construir un diagnóstico no invasivo del sistema son las que nos interesarán en este artículo. Las más importantes son medir presión de alta, presión de succión, amperaje, voltaje, temperatura de descarga, sobre-calentamiento a la salida del evaporador, subenfriamiento a la salida del condensador, subenfriamiento a la entrada del dispositivo de expansión, presión a la entrada del dispositivo de expansión.

Una herramienta muy económica y eficaz que es la inspección visual de componentes como cantidad de hielo (o condensación de agua) en el evaporador, acumulador de succión, problemas visibles de corrosión sobre todo en los elementos en la línea de succión como acumulador de succión, filtro de succión; aunque la corrosión es menos frecuente en la línea de alta también hay que inspeccionar visualmente componentes como el separador de aceite y sus pernos.

Hay que notar que un manejo inapropiado de los instrumentos de medición, puertos de medición o mangueras de carga, pueden convertir un procedimiento no invasivo en uno invasivo, si durante el proceso de medición se introducen contaminantes como aire y humedad al sistema. Para evitar esto hay que eliminar el uso de la “purga” como método de eliminación de aire de las mangueras, sino el uso de mangueras con válvulas de paso y de retención puestas de forma fija en suficientes puertos del sistema, usando la bomba de vacío para hacer vacío a todas las mangueras antes de abrir las válvulas que dan forma a los distintos circuitos de conexión al sistema.

Con la adopción de normas contra la emisión de gases como los refrigerantes a la atmósfera, algunas antiguas prácticas deben ser cambiadas, como en sistemas de más de 4 kg de refrigerante que deben contar con válvulas de acceso que permitan recuperarlo, antes que el sistema sea intervenido.
Los instrumentos que usemos deben ser suficientemente precisos para que las mediciones sean significativas, lo que también implica mantener esta precisión en el tiempo, comparándolos en forma periódica con instrumentos llamados patrón.
Hace pocos años iniciamos una lucha para introducir la bomba de vacío como una herramienta más dentro del arsenal del técnico. Hoy estamos luchando para introducir la recupera-dora de refrigerante y nuevas normas para operar y mantener sistemas que nos obligan a corregir ciertas prácticas, por muy arraigadas que estén.

Por ejemplo se obliga a usar conexiones soldadas donde sea posible e instalar válvulas de acceso que deben ser mantenidas, cambiándole los sellos, al menos dos veces al año siempre que no exista una indicación de mayor frecuencia dada por el fabricante. Para poder efectuar este mantenimiento en forma segura, el diseño de las válvulas deben permitir el cambio de los sellos aún estando bajo presión.

Las tablas de saturación para los distintos refrigerantes muestran una relación entre presión y temperatura que sólo se cumple en presencia de vapor saturado o líquido saturado o mezcla de ambos. En esta situación bastan dos variables para especificar el estado del sistema. Fuera de la condición de saturación, ya no existe relación entre la presión y temperatura y falta una variable para especificar un punto de estado del sistema.

Hay que mencionar que la búsqueda en tablas de saturación debe hacerse con presión absoluta y no presiones manométricas simplemente porque nunca ha existido una relación entre presión manométrica y temperatura para un refrigerante. Es decir al graficar presión manométrica más el valor de la presión atmosférica normal (constante) v/s temperatura se consigue una nube de puntos que varían en torno de la presión absoluta real y su diferencia coincide exactamente con la variación de la presión atmosférica normal en el momento de tomar la medida, como se muestra en la figura 2.

¿Cómo puede afectar la presión atmosférica a un sistema de refrigeración mecánica que tiene paredes rígidas?
La respuesta es muy simple, las paredes rígidas absorben las diferencias de presión (o no serían rígidas) por lo que variaciones de presión no afectan al sistema hasta que instalamos un instrumento de medición. Si usáramos sensores de esfuerzo para medir presión obtendríamos directamente presiones absolutas, pero al usar manómetros, éstos miden presión con respecto a la atmósfera que los rodea, introduciendo variaciones explicadas por el valor en ese instante de la presión atmosférica.

El sobrecalentamiento:
Es la diferencia de temperatura medida simultáneamente por un termómetro en un punto menos la temperatura de vapor saturado medida por un manómetro en el mismo punto o mejor aún consultada en tablas dada la presión del manómetro más la presión atmosférica. Muchos manómetros tienen escalas de temperatura promedio y usarlas en lugar de las de vapor saturado introduce un error sistemático en la medición con los refrigerantes no azeotrópicos, por lo que recomendamos el uso de tablas adecuadas.

Reducir el sobrecalentamiento implica utilizar el evaporador de mejor manera, a costo de amenazar con devolver refrigerante líquido al compresor por lo que debe evitarse. En sistemas con válvulas de expansión termostáticas un sobrecalentamiento mínimo de 5ºC está en el límite de lo que pueden controlar. Válvulas electrónicas pueden mantener en forma segura un sobrecalentamiento mucho menor, cuyo valor dependerá de su tamaño y velocidad de reacción.
Sobrecalentamiento grande desaprovecha el evaporador y pone en peligro el compresor porque eleva la temperatura de descarga. El valor que puede indicar un sobrecalentamiento grande depende de la aplicación, pero para sistemas con válvulas de expansión mecánicas un sobrecalentamiento prolongado superior a 15ºC puede ser excesivo, aunque en aplicaciones de aire acondicionado el valor puede elevarse a 18ºC.

También puede medirse el sobrecalentamiento a la entrada del compresor. Fabricantes como Copeland sugieren mantener un sobrecalentamiento mayor o igual a 10ºC como un buen compromiso entre proteger el compresor y aprovechar el evaporador. Se puede mantener un sobrecalentamiento de 5ºC a la salida del evaporador y a la vez 10ºC a la entrada del compresor incluso en sistemas compactos con los dispositivos de protección adecuados en la succión, como un acumulador de succión.
Recordemos que sobrecalentamiento cero significa que sale al menos vapor saturado o mezcla de gas y líquido por su salida. Mantener un sobrecalentamiento adecuado está muy relacionado con la durabilidad en el tiempo del sistema por lo que extendemos el concepto de estabilidad para incluir la durabilidad del sistema.

En teoría sistémica pura, un sistema no lineal, variable en el tiempo es inestable si los valores de presión, temperatura, amperaje u otra variable física no se mantenga acotada, lo que podría significar la destrucción del sistema.
Es válido entonces definir un sistema de refrigeración mecánica de expansión seca es inestable si el sobrecalentamiento medido a la entrada del compresor toma el valor cero para alguna condición de operación. Si el sistema además es compacto, es inestable si el sobrecalentamiento cero se alcanza a la salida del evaporador. El tener sobrecalentamiento cero a la salida del evaporador es entonces condición necesaria pero no suficiente para etiquetar a un sistema como inestable.

La presión de succión es la variable que desde siempre ha sido considerado como determinante para el control y desempeño del sistema aunque dejó de serlo desde que se masificó el uso de la válvula de expansión termostática (VET) como dispositivo de expansión.

La presión de succión se produce debido a un equilibrio entre la masa por unidad de tiempo que alimenta la VET al evaporador y la capacidad de bombeo del compresor. Por lo tanto la presión de succión es el resultado de la interacción otras variables y no una variable independiente del sistema.
La presión de succión está medida en la válvula de succión del compresor y sólo en sistemas compactos sin muchos accesorios en la línea de succión coincide con la presión de evaporación. En otros casos la presión de succión es la presión de evaporación menos las caídas de presión en tuberías y en todos los componentes entre el evaporador y el compresor.
Contrario a lo que se cree, la presión de succión NO es la menor presión en un sistema, que suele ser la presión del cárter incluso en los compresores de tipo orbital porque al menos está la caída de presión de la válvula de succión del compresor y la entrada al cárter. En compresores Copeland alternativos semiherméticos, además hay una válvula de ventilación entre la succión y el cárter. Sí puede ser la mínima presión medible del sistema porque en algunos diseños de compresor no se tiene acceso a la presión del cárter.

El calor que absorbe el evaporador es el que produce el aumento de sobrecalentamiento a la salida del evaporador lo que es detectado por el elemento de poder forzando la apertura de la VET, que se abre hasta alcanzar otra posición de equilibrio. El calor absorbido por el evaporador es entonces una variable independiente y la segunda es la fuerza del resorte que se mueve con el ajuste de la válvula de expansión. Estas dos variables junto con la capacidad de bombeo del compresor producen como resultado la presión de succión o algo muy cercano porque falta restar las caídas de presión entre el evaporador y el compresor.
Si sólo se mide la presión de succión para diagnosticar un sistema, se está perdiendo el 50% de la información que influye en el equilibrio y no se tiene una visión global.

Los rangos de variación de la presión de succión están dados por la aplicación. Recordemos que esto significa la elección de refrigerante, el tipo de compresor, otros componentes del sistema que pueden afectar la presión de succión como válvulas de inyección de gas caliente y el rango de temperaturas que se desea lograr.
La presión de succión es pues un resultado de todo un diseño, pero como el fin último del sistema es cumplir con una cierta temperatura en la cámara, la presión de succión es muy importante para poder predecir si el sistema es capaz de llegar a esa temperatura o no. Si la temperatura de saturación del refrigerante a la presión de evaporación está suficientemente por debajo de la temperatura que deseamos mantener, entonces podremos mantener esa temperatura. ¿Cuánto por debajo debe mantenerse? Esto depende de la superficie del evaporador. Si el evaporador fuera de superficie infinita, podría absorber la cantidad que quisiéramos de calor a la temperatura de saturación, pero en un mundo real existe una diferencia de temperatura entre el aire y el refrigerante para poder absorber calor.

Los fabricantes indican distintos diferenciales para especificar qué rendimiento tiene un evaporador (ver figura 3) pero en intercambiadores aire–refrigerante, el único importante por su simplicidad de medición en terreno y que es el mayor valor es mas fácil de medir es DT1. Todos los demás aunque se pueden usar y tienen valor teórico su aplicación en terreno es impráctica.
Se define DT1 como la diferencia de temperatura entre el aire a la entrada del evaporador menos la temperatura de vapor saturado medido a la salida del evaporador. En el ejemplo la temperatura de vapor saturado es de –23,7ºC y la temperatura de aire a la entrada del evaporador es de –18ºC dando un DT1 de 5,7ºC. Note que con esta definición no se considera la subida de temperatura del refrigerante a –20,5ºC con un sobrecalentamiento de –20,5-(-23,7)=3,2ºC. La variable en el eje de las abcisas es el el porcentaje de intercambio de calor en un evaporador en cada par de 16 corridas de tubos.
Por lo anterior los valores adecuados para la presión de succión de un sistema será la presión de saturación a la temperatura que deseamos mantener menos el diferencial del evaporador restándole también las caídas de presión de todos los dispositivos que están en la succión. Esto reafirma que la presión de succión es afectada por múltiples variables y por ende por la aplicación misma.

Si no se tiene información sobre los diferenciales y las caídas de presión de los componentes hay que medirlos y ver su evolución en el tiempo. Si la presión de succión tiende a bajar en el tiempo significa que nuestro sistema está rindiendo cada vez menos y se debe encontrar la causa. Si por el contrario la presión de succión tiende a subir, hay que investigar si algún dispositivo tiene fugas y eleva la presión de succión o el compresor tiene cada vez mayor desgaste. De ser así llegará un momento en que no podamos mantener una temperatura suficientemente baja para extraer el calor deseado del producto.
Existen dos fenómenos contrapuestos al bajar la presión de succión. Por una parte al bajar la temperatura del aire, se saca más calor del producto y por otro al bajar la presión de succión los compresores rinden cada vez menos. Un sistema que cumple con la carga térmica llega a un equilibrio adecuado entre ambas situaciones.

No se debe confundir un compresor con una presión de succión baja como un compresor sin rendimiento, no se puede estar más equivocado. Si la presión de succión es baja es una indicación que el compresor está bombeando más refrigerante que lo que la VET es capaz de inyectar y por eso baja la presión. Es decir el compresor está sobre dimensionado para esa condición y si no cumple con la carga térmica es sólo porque rinde poco operando así, lo que dista mucho de ser un compresor fallado.
Un sistema de refrigeración mecánica de expansión directa y seca es inestable si su presión de succión no llega a una meseta en la que se mantenga operando el tiempo suficiente para permitir que otras variables se estabilicen, como la temperatura en el evaporador. Es típico de un sistema inestable por baja presión de succión que el compresor parta y pare en ciclos cortos, que no permiten que se estabilicen las temperaturas ni que el compresor recupere el aceite que perdió al partir.
Si no es por algún problema, lo que se desea es que el sistema opere a la máxima presión de succión posible porque será también el punto de mayor eficiencia.

La Presión de alta no ha tenido tanta suerte para llamar la atención como la presión de baja y en muchos sistemas compactos no se instalan dispositivos para medirla y como también es el resultado de un equilibrio, es incomprendida.

La presión de alta se mide en la descarga del compresor. Si el compresor es del tipo recíproco, es conveniente medirla con un manómetro con antivibrador o con glicerina y no por un manómetro convencional porque vibra demasiado por las ondas de presión y puede descalibrarse o dañarse fácilmente. Peor aún si se coloca el manómetro directamente al cabezal del compresor.
La presión de alta es el resultado de un equilibrio entre la cantidad de gas que puede bombear el compresor y la cantidad de refrigerante que puede condensar el condensador, mas las caídas de presión entre la descarga del compresor y la entrada del condensador.

Debido a lo anterior, instalar un separador de aceite mejora la circulación de aceite por el sistema a costa de agregar una caída de presión entre el compresor y el condensador, lo que además de la energía gastada por esa caída de presión produce un aumento en las temperaturas de descarga del sistema.
Como el gas en la descarga del compresor está sobrecalentado, no hay relación entre presión y temperatura y no se puede predecir la temperatura de descarga dada la presión de alta.
Mantener la presión de condensación constante es un factor decisivo para mantener un control estable de las VET que no sean de tipo puerto balanceado o de doble orificio, a costa de operar el sistema en un punto de menor eficiencia energética porque mantiene la presión de alta en un valor mayor que sin el control.

Los compresores rinden poco menos al aumentar la presión de alta pero aumentan notoriamente más su consumo de energía por lo que pierden eficiencia. En el caso de los compresores recíprocos al aumentar la presión de alta se aumenta la relación de compresión lo que a su vez aumenta la reexpansión del gas en el espacio muerto reduciendo el rendimiento y los problemas de lubricación del pasador de los pistones. Un sistema es inestable si la presión de alta sale de su régimen de trabajo haciendo actuar un presostato de protección de alta presión.
Para mayor eficiencia energética conviene que la presión de alta sea la menor posible todo el tiempo, pero mantenerla constante hace que el sistema sea más predecible y fácil de entender por lo que es práctica común intentar mantenerla tan constante como sea posible.

El subenfriamiento es la diferencia de temperatura del líquido saturado a una presión en un punto menos la temperatura medida simultáneamente con un termómetro en el mismo punto. El subenfriamiento es importante en dos puntos del sistema, el primero a la salida del condensador y el segundo a la entrada de la VET.
Un sistema es inestable si el subenfriamiento es cero en cualquier momento de operación medido a la entrada de la VET. Esto indica que está siendo mal alimentada en esa condición de operación y producirá posiblemente bajas presiones de succión y/o sobrecalentamiento cero a la salida del evaporador. Cuando se obtiene un subenfriamiento mayor que cero a la salida del condensador significa que el sistema ya tiene la cantidad mínima de refrigerante adecuada para funcionar y lo que resta es proveer el subenfriamiento necesario para que la entrada de la VET también tenga subenfriamiento estrictamente mayor que cero. Este subenfriamiento se puede conseguir por medios mecánicos o por el uso de intercambiadores de calor aunque también se puede conseguir aumentando la cantidad de refrigerante en el sistema lo que aumenta el subenfriamiento a la salida del condensador, pero también las posibilidades de sobrecarga de refrigerante por lo que hay que proceder con precaución.

Un sistema con sobrecarga de refrigerante produce un subenfriamiento excesivo a la salida del condensador y aunque puede mejorar el rendimiento global del sistema también acorta su vida útil por lo que se lo considera un sistema inestable. Los fabricantes de compresores indican la cantidad de refrigerante que puede significar una falla prematura del compresor por lo que hay que controlar la cantidad de refrigerante que carga un sistema.

La Temperatura de descarga es la temperatura de la cámara de compresión pero que sólo podemos medir en forma indirecta usando la temperatura medida a 15cm de la válvula de descarga del compresor. Es importante notar que si se mide más cerca del cabezal se obtendrá una temperatura inferior debido al efecto de inercia térmica de la masa de la válvula de descarga.
En compresores Copeland, una temperatura de descarga de 107ºC o inferior es normal, una temperatura de 120ºC indica que es probable una falla futura y una temperatura de 135ºC significa una falla segura en corto plazo. La temperatura de descarga depende de la aplicación y dado el refrigerante es el resultado de la combinación de tres factores: 1) El sobrecalentamiento a la entrada del compresor, 2) La presión de succión y 3) La presión de descarga. Note que el refrigerante es una decisión importante que afecta la temperatura de descarga en mayor o menor medida dependiendo del diagrama presión-entalpía, que permite compararlos.

Qué factor sin contar el refrigerante es determinante también depende de la aplicación. En general en aire acondicionado el factor que más afecta es la presión de descarga, en refrigeración de baja temperatura es la presión de succión y entre medio puede ser el sobrecalentamiento. Pero en general es una combinación de estos tres factores lo que produce altas temperaturas de descarga en la práctica. Una alta temperatura de descarga es la variable que podemos medir que afecta directamente la estabilidad química del sistema.

Voltaje y Amperaje
Si se supone que el voltaje de la alimentación de un compresor es constante, ¿por qué hay que registrarlo y no contestar como autómata 220V monofásico y 380V trifásico?. Es muy simple, porque la hipótesis que el voltaje es constante es absolutamente falsa y el amperaje que consume un compresor siempre está referido a un voltaje.
El voltaje en los bornes de un compresor puede no ser constante por múltiples motivos siendo el principal una situación de desbalance de los sistemas trifásicos que hacen que el voltaje fase neutro no sea igual en cada fase. Muy relacionado, también pueden producirse diferencias debido a otros consumos en la línea que la desvían de su valor nominal.
Un motor eléctrico que siga estándares UL debe aceptar variaciones de 10% por encima y por debajo del valor nominal publicado, a menos que el fabricante publique explícitamente un rango de voltaje distinto (siempre mayor, si es menor no sigue estándares UL).
Si un fabricante indica un valor de amperaje para una condición, suele especificar también el voltaje que puede no ser 220V sino por ejemplo 230V. En ese caso como un motor eléctrico es un dispositivo que tiende a mantener la potencia consumida constante, al operar a 220V se debería medir una corriente 230/220 o 4,5% mayor que la indicada. Análoga-mente si al medir el amperaje simultáneamente medimos un voltaje de 210V, entonces debemos corregir la corriente nominal indicada en un factor de 230/210 o 9,5% mayor antes de compararla con el valor medido. Nótese que estamos corrigiendo el valor de placa y no la corriente medida que debería hacerse por el factor recíproco. Sólo se pueden comparar dos valores de amperaje si están corregidos al mismo voltaje y una vez corregidos aún se puede esperar una variación del 10% a 15% de diferencia dependiendo si al medir se consideraron otros factores de operación que definen la operación nominal del equipo.

Es importante comparar el amperaje porque indica si el tren mecánico está funcionando de acuerdo a lo esperado o no. Un amperaje 15% mayor a lo esperado puede indicar un compresor con exceso de aceite o mezcla de refrigerante líquido con aceite como también un compresor sin aceite. Un amperaje 15% menor a lo esperado puede indicar un compresor con problemas de desgaste o válvulas en mal estado.
Uno de los mayores errores que se cometen al medir amperaje es no medir el voltaje simultáneamente y hacerlo en los bornes mismos del compresor con dispositivos como el calefactor de cárter desconectado y asegurándose de no tener otros consumos conectado a alguno de los bornes, como ventiladores y controles electromecánicos.

Un sistema que cumple normas UL define su valor nominal de amperaje como el valor máximo de corriente que puede aplicarse en forma contínua al sistema sin que actúe ninguna protección, dividido como máximo por 1,56. El fabricante es libre de dividir por un valor menor para asegurar el sobredimensionamiento de algunos componentes como contacto-res.
También se indica el valor de corriente de rotor bloqueado para poder escoger contactores con la habilidad de cortar la alimentación si el compresor está consumiendo esta corriente, evitando así la posibilidad de producir incendios por sobreconsumo.

Un sistema de refrigeración mecánica de expansión directa y seca es inestable si el compresor llega a consumir más que su máxima corriente que se puede aplicar en forma continua y por lo tanto actúa alguna protección interna. El motivo es que viola la definición clásica de estabilidad para sistemas variantes en el tiempo porque una de sus variables no se mantiene acotada, ya sea el amperaje, o la temperatura del motor o ambos.
Es muy importante notar que siempre me refiero al amperaje y no al consumo. Es pésima costumbre llamar consumo a algo como el amperaje que sólo sigue las Leyes de conservación de Kirchoff que dicen que si la densidad de carga eléctrica no varía en el tiempo en un nodo (lo que ocurre en conductores eléctricos y sistemas inductivos), la suma de corrientes que ingresan debe ser exactamente igual a la suma de corrientes que salen, es decir el amperaje siempre se conserva y no se consume.

¿Qué es lo que se consume entonces? Bueno existe otra ley física de conservación de la energía que dice que la energía no se crea ni se destruye sino que se transforma. Entonces lo que se consume es energía eléctrica que está siendo transformada a otros tipos de energía como lo son la mecánica como son mover un eje, ruido, vibración, roce; la energía magnética almacenada en los entrehierros; la energía térmica cuyo flujo es conocido como calor y aunque no lo deseemos en energía química si es que en el proceso se descompone refrigerante y aceite. Como este proceso varía en el tiempo se suele llamar consumo a la potencia eléctrica que es la energía eléctrica transformada por unidad de tiempo.

Otros valores importantes:
La ya mencionada relación de compresión es importante porque constituye otra limitante para compresores de desplazamiento positivo que tienen volúmenes fijos al exponer el volumen de compresión al gas de succión o descarga produciendo fenómenos de sobre-compresión y sub-compresión.
La relación de compresión es la presión absoluta de alta dividida por la presión absoluta de la presión de succión, por lo que es fácilmente calculable con los datos de presión de alta y baja. En refrigeración es normal trabajar con relaciones de compresión de 13 a 1 y en aire acondicionado menores que 9 a 1.

Es difícil conseguir datos de relación de compresión de los fabricantes, pero es fácil calcularlos de las tablas de rendimiento que proveen y es un factor importante cuando se quiere aplicar el compresor en aplicaciones distintas a las convencionales.
El nivel de ruido de un compresor puede decir mucho sobre sus modos de vibración. Por ejemplo un compresor de 4 pistones que gire a 1450 RPM y tenga un máximo de ruido (peak) en 50 Hz puede indicar que un pistón tiene el pasador gastado y está golpeando la caja de válvulas en el punto muerto superior y contra la biela al llegar al punto muerto inferior. Si por el contrario tiene un máximo de ruido en los 650Hz puede indicar un buje con falta de lubricación si no tiene nada mecánico que gire a esa frecuencia.

No existe literatura extensa que pueda cubrir todos los casos y los valores dependen enormemente de la geometría del compresor por lo que medir niveles de ruido cuando el sistema está nuevo y deducir qué puede causar ruidos en distintas frecuencias es además de un buen ejercicio mental, una forma de detectar prematuramente una falla catastrófica.
Una VET con ruido de 600Hz o superior en su entrada es clara indicación de mala alimentación lo que afecta la cantidad de refrigerante que inyecta al evaporador y por lo tanto la baja en presión de succión.

Hoy en día existen acelerómetros que miden en tres direcciones perpendiculares por lo que se facilita el estudio de los modos de vibración del compresor que es un reconocido método de detección de fallas prematuras.
Un estricto control de la cantidad de refrigerante que se carga al sistema no sólo es indispensable para cumplir con normas de sustentabilidad ambiental del sistema sino que puede indicar si el sistema tiene fugas importantes.
Un sistema con cualquier nivel de fugas es un sistema inestable porque la presión dentro del sistema no puede garantizar que no ingresen aire y otros contaminantes por la misma fuga. También es como una bomba de tiempo esperando que la fuga sea lo suficientemente importante para dañar al compresor.

Toda fuga debe ser buscada, encontrada y reparada de forma que no vuelva a repetirse en las mismas condiciones que la produjeron originalmente.
Si un sistema con VET que requiere que se le suministre refrigerante durante el verano y luego hay que retirarlo en invierno puede tener un recibidor de líquido subdimensionado.

Conclusiones:
La definición de qué hacer durante las mantenciones preventivas debe ser parte del proceso negociador al principio con el cliente. Las variables cualitativas en lo posible hay que dárselas a controlar al cliente para que verifique que el trabajo del técnico realmente se ha llevado a cabo y no tener a los técnicos en refrigeración llenando inútiles marcas en una hoja de trabajo, porque termina marcando papeles y no haciendo su trabajo.
Las variables mencionadas aquí afectan claramente la durabilidad de un sistema de refrigeración mecánica de expansión directa y seca que use una válvula de expansión termostática. El estudio de valores aislados de estas variables no indica nada y debe estudiarse su evolución en el tiempo, por lo que la mejor manera de presentarlas al cliente es en una planilla de cálculo con gráficos hechos.
No se deben usar variables subjetivas (en lo posible) para definir mantenimiento preventivo. Todas las variables descritas en este artículo deben medirse con instrumentos adecuados incluso el nivel de ruido, aunque es muy difícil contar con un equipo que pueda medir los modos de vibración de un compresor aunque estos instrumentos han disminuido enormemente sus precios aún no son usuales entre técnicos de mantenimiento.

El sobrecalentamiento a la salida del evaporador indica si está siendo bien alimentado por el dispositivo de expansión, si el compresor está operando en forma segura sin que le llegue refrigerante líquido y si el sistema está operando en forma estable.
Para lograr un buen diagnóstico preventivo, se debe establecer primero un conjunto de valores base llamada “línea de referencia” que definen el comportamiento “normal” del sistema y desviaciones de esos valores deben ser investigados.
Las variables que permiten establecer una base de operación de un sistema son presión de alta, presión de succión, amperaje, voltaje, temperatura de descarga, sobrecalentamiento a la salida del evaporador, subenfriamiento a la salida del condensador, subenfriamiento a la entrada del dispositivo de expansión, presión a la entrada del dispositivo de expansión y cantidad de refrigerante cargada en el sistema.

Aunque en el artículo se entregan valores de referencia para algunas variables lo correcto es medir para establecer cuál es la verdadera referencia en cada sistema. Una vez establecida esta “línea de referencia” se pueden observar desviaciones que vayan empeorando en el tiempo.
Un sistema de refrigeración mecánica de expansión directa y seco es inestable si el sobrecalentamiento es cero medido a la salida del evaporador o el subenfriamiento es cero a la entrada de la VET o actúa alguna protección interna del compresor o actúa un presostato de protección de alta presión o la presión de succión es mucho menor de lo esperado o la temperatura de descarga puede producir reacciones químicas o presenta fugas de refrigerante, durante cualquier instante de operación del sistema.
La presión de succión está medida a la entrada del compresor y no es la menor presión del sistema, pero dependiendo del tipo de compresor puede ser la mínima presión medible del sistema.

Es deseable que un sistema opere a la mayor presión de succión posible porque aumenta su eficiencia. Un sistema inestable puede producir la falla de cualquiera de sus componentes en forma prematura. Ningún sistema inestable puede cumplir todo el tiempo con la carga térmica por lo que hay que investigar el origen de su problema de estabilidad y resolverlo, antes que se traduzca en una falla catastrófica.

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