» Los gases no condensables

12 abril 2013

Los GNC suelen causar pérdidas de eficiencia en el sistema. Conocer los efectos, detectarlos y eliminarlos es elemental para tener equipos eficaces y en buen estado.

Gildardo Yáñez.

Los gases no condensables son incapaces de condensarse dentro de un sistema de refrigeración, a diferencia de los gases refrigerantes. Esto puede tener un grave impacto en las condiciones de funcionamiento del sistema, en la eficiencia energética y en la vida útil del compresor.

Los GNC más comunes en el aire que respiramos son el nitrógeno, argón, y quizás el dióxido de carbono. Estos gases tienen puntos de ebullición tan bajos que, para cualquier condición de trabajo que el sistema de refrigeración pudiera tener, permanecerán en forma de gas. El aire entra en un sistema cuando éste está abierto. Éste se puede extraer de un sistema con una bomba de vacío, llevándolo a una lectura de 500 micrones con lubricante mineral o lubricante alkilbenceno o inducirlo a un vacío de 250 micrones con lubricante polioléster. Cuando un sistema necesita ser presurizado (por ejemplo, para buscar fugas) el nitrógeno es el gas que se debe de utilizar. Éste gas también se usa para crear una atmósfera en el interior de las tuberías de cobre para poder soldarlas, con el fin de reducir el efecto de oxidación que sufren los tubos en el interior al ser soldados.

GASES NO CONDENSABLES EN EL SISTEMA

Gases no condensables en el sistema

Efectos de los GNC en el sistema
El vapor del refrigerante se debe de condensar en su totalidad en el condensador. Este tipo de proceso requiere que el refrigerante esté en contacto con las paredes de la tubería para poder transferir el calor al cobre, que luego fluya hacia las aletas y éste se retire con la corriente de aire provocada por el ventilador del condensador.

Teniendo en cuenta la ecuación básica de transferencia de calor, Q = U x A x DT. En donde el área del condensador (A) ha sido seleccionada para rechazar la cantidad adecuada de calor (Q) y el coeficiente de transferencia de calor del refrigerante (U) y la diferencia de temperatura entre la temperatura del aire del medioambiente y el refrigerante (DT). Un gas no condensable se mantendrá en forma de vapor. No fluirá a la salida como refrigerante líquido, en vez de eso permanecerá atrapado dentro de la tubería del condensador. Esta situación provocará dos cosas:

  • El área de la superficie ocupada por el GNC no estará disponible para que el refrigerante la use para completar la transferencia de calor (el área “A” del condensador se reduce)
  • El aire reducirá el coeficiente de transferencia de calor total del vapor en el interior del tubo (U se reduce)

Regresando a la ecuación de transferencia de calor se demuestra que si A y U se reducen, entonces DT sube. En otras palabras:

  • La temperatura del refrigerante tendrá que ser mayor en comparación con la del aire, lo cual significa que tendremos mayores presiones de descarga
  • Con el sistema operando a una presión mayor, el trabajo adicional realizado por el compresor provocará que la eficiencia energética del sistema disminuya
  • Las temperaturas de la descarga, por consiguiente, también subirán, lo que conducirá a la descomposición del lubricante

El aumento en la descomposición del lubricante ocasionará que la vida útil del compresor se vaya reduciendo. Además, el aire contiene oxígeno  que promueve reacciones químicas nocivas para el sistema.

Detección GNC en un sistema
No se debe asumir inmediatamente que una presión alta en la cabeza del compresor significa la presencia de GNC en el sistema.

Otras causas posibles de alta presión son:

  • Flujo de aire reducido a lo largo del serpentín del condensador
  • Condensador sucio
  • Aire caliente reciclado a la entrada del condensador
  • Exceso de refrigerante (verificar mediante la comprobación del subenfriamiento)
  • Este último se puede calcular o se puede medir con un analizador de sistemas de refrigeración electrónico

Si las anteriores ya fueron descartadas, es posible pensar en la presencia de gases GNC en el condensador. Para comprobar su presencia:

  • Acumular y aislar el refrigerante en el condensador
  • Apagar el compresor
  • Encender el ventilador del condensador
  • Esperar a que el refrigerante en el serpentín se haya igualado a la temperatura ambiente
  • Si la presión medida coincide con la presión indicada en la tabla presión/temperatura, entonces no hay GNC en el serpentín
  • Si la presión es mayor a un cinco por ciento a la esperada, entonces tenemos la presencia de GNC
Tabla 1: Presión/temperatura
TEMP. °F Refrigerante (Código de letra)
  CFC HCFC HFC HCFC HCFC HFC
  12 (F) 22 (V) 134a 401A 402A 404A
      (J) (X) (L) (S)
37 34.3 64.3 32.2 32.7 85.6 80.7
38 35.2 65.7 33.1 33.7 87.3 82.4
39 36.1 67.1 34.1 34.6 89.1 84
40 37 68.6 35 35.5 90.9 85.7
42 38.9 71.5 37 37.5 94.5 89.2
44 40.8 74.5 39 39.5 98.2 92.7
46 42.7 77.6 41.1 41.6 102.1 96.4

Eliminación

La forma de eliminar los GNC es haciéndole vacío al sistema. El vacío es indispensable para eliminar los GNC y cualquier rastro de humedad que pudiera haber entrado al sistema mientras éste se encontraba abierto. Se debe  purgar el aire de las mangueras de carga de los manómetros antes de abrir las válvulas del sistema.

Recomendaciones para eliminar los GNC del sistema:

  • En los sistemas más pequeños, recuperar toda la carga y recargar con refrigerante nuevo
  • no condensablesEn los sistemas más grandes, usar el acceso localizado en la parte superior del condensador para poder liberar los GNC hasta que la presión se iguale a la esperada (leída en la tabla presión/temperatura)
  • Recuperar vapor del sistema durante el tiempo suficiente para asegurarse de que la mayoría de los él vapores se ha eliminado en el condensador
  • Esta será una cuestión de criterio basado en el tamaño del condensador; la cantidad de tubo entre el condensador y el punto de acceso, y la tasa de recuperación de vapor de la máquina de recuperación

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Gildardo Yáñez
Ingeniero Industrial Electricista con el grado de Maestría en Administración. Tiene 30 años de experiencia en el servicio a equipos de refrigeración y de baja temperatura. Especialista en el diagnóstico de compresores de refrigeración. Autor de libros, manuales y artículos para publicaciones especializadas, y conferencista distinguido por ASHRAE.