Sobrecalentamiento

El sobrecalentamiento es la condición en la cual el refrigerante completamente evaporado (vapor saturado) absorbe más calor hasta convertirse en un vapor sobresaturado

Karen Ocampo

El evaporador, el compresor y la válvula de expansión termostática, al formar parte de un sistema de refrigeración, deben funcionar correctamente para no afectar las condiciones de operación de diseño del sistema.

Proteger el compresor del regreso de líquido del evaporador, cuidando que el refrigerante que pasa por él se vaporice completamente, es una de las premisas básicas para mantener el sistema operando correctamente.

Es importante saber que esto es posible con un correcto ajuste de la válvula de expansión termostática, que se deriva del cálculo del sobrecalentamiento.

En los procedimientos de adecuación de gases y técnicas de diagnóstico de fallas, se menciona el concepto de “sobrecalentamiento”. Éste suele confundirse con “recalentamiento”; sin embargo, no son lo mismo, ya que este último describe una falla típica de los compresores debida a una excesiva temperatura de descarga.

La mayoría de las sustancias puede existir en estado sólido, líquido o gaseoso, dependiendo de su temperatura y de la presión que se maneje en el sistema. Hablando de los cambios de estado de un refrigerante en el trayecto de un sistema de refrigeración, es importante saber que podemos ayudar a que el fluido refrigerante cumpla con las condiciones de operación que requieren los equipos y el sistema, por medio del ajuste de los elementos de control.

Si se disminuye la presión del fluido en la entrada del evaporador, mediante un ajuste en la válvula de expansión termostática (cuya función principal no es controlar el flujo del refrigerante en la entrada del evaporador, sino reducir, por medio de un pequeño orificio, la presión de éste), también disminuirá el punto de saturación y la temperatura del refrigerante se encontrará por encima de su punto de ebullición, lo que provocará su evaporación total.

Para un buen funcionamiento del sistema, es necesario conocer que el sobrecalentamiento es la diferencia de la temperatura medida en la salida del evaporador y la obtenida de la tabla de Presión/Temperatura de los gases, que cambia según el fabricante. Esta diferencia (ΔT) es la condición por la cual el refrigerante completamente evaporado (vapor saturado) absorbe más calor y no existe más líquido que se evapore (vapor sobrecalentado).

Sobrecalentamiento en el evaporador

Medir la temperatura de la línea de succión, en el lugar donde se localiza el sensor remoto de la válvula de expansión termostática
Obtener la presión de la línea de succión, donde se coloca el bulbo sensor o en la línea del igualador externo
Convertir la presión obtenida, a temperatura de saturación del evaporador, con tablas de presión vs temperatura
Restar la temperatura de saturación a la de la línea de succión

Sobrecalentamiento en el compresor

Medir la presión en la válvula de servicio de succión del compresor
Convertir ésta a temperatura de saturación usando las tablas de presión vs temperatura
Medir con temómetro la temperatura de la línea de succión a una distancia aproximada de 30 cm antes del compresor
Restar la temperatura de saturación de la temperatura de la línea de succión

A continuación, se muestra un ejemplo. Se realizaron mediciones en la unidad condensadora: la temperatura medida con el termopar en la línea de succión del compresor es de 0 °C; la presión obtenida en la válvula de servicio de succión del compresor es de 17 lb/in2; el sistema contiene refrigerante R-134a. Es necesario calcular el sobrecalentamiento y determinar las correcciones para que el sistema funcione adecuadamente.

La presión en el lado de baja es de 17 lb/in2. En las tablas de presión vs temperatura, que varían según el fabricante, el valor de temperatura de saturación para el refrigerante R-134a es de -7.8 °C
La temperatura de succión del compresor es de 0 °C
Se debe restar la temperatura de saturación a la temperatura de la línea de succión

ΔT = (0 °C) − (−7.8 °C)

ΔT = 7.8 °C

El valor de sobrecalentamiento es, entonces, de 7.8 °C,* lo que significa que está por debajo de los valores recomendados; por lo tanto, se debe cerrar la válvula de expansión termostática con ¼ de vuelta, y es necesario esperar de 20 a 25 minutos para realizar nuevamente mediciones.El correcto ajuste de la válvula de expansión termostática impacta en un sobrecalentamiento adecuado. Así, se indica si es necesario abrir o cerrar la válvula, y se evita una de las fallas más comunes en los sistemas de refrigeración.

*Nota: El sobrecalentamiento debe estar en valores absolutos (sin signos).

¿Cómo impacta el sobrecalentamiento al sistema de refrigeración?

Un sobrecalentamiento inferior en el evaporador no asegura la evaporación total del fluido, esto indica que la transferencia de calor entre el fluido y el medio, a lo largo del evaporador, no es la suficiente para evaporar completamente el refrigerante, lo que provoca problemas por el regreso del líquido al compresor
Un sobrecalentamiento superior produce como consecuencia la utilización incompleta de la superficie del evaporador y, por tanto, una disminución de su capacidad
Un sobrecalentamiento correcto logrará que el equipo opere eficientemente; además, no existirá el riesgo de que regrese líquido al compresor, ya que todo el gas que regrese a él estará en fase vapor

Karen Ocampo es ingeniera química, egresada de la Universidad Nacional Autónoma de México; actualmente Coordinadora Técnica del Consejo en Excelencia Técnica (CET). Colabora en la implementación del estándar de competencia ECO-0506; tiene conocimientos en cálculo de carga térmica, gases refrigerantes, electricidad aplicada a la refrigeración comercial, instalación de equipos Bohn y formación de Evaluadores Independientes del CONOCER.