Evitar daños debidos a longitudes del tubo críticas

Los compresores de desplazamiento positivo no suministran el refrigerante de forma completamente continua: la alta presión y la baja presión se superponen mediante pulsaciones. Las pulsaciones se propagan en los tubos a la velocidad del sonido del vapor refrigerante y pueden reflejarse en codos de tubo de 90º, extremos cerrados o válvulas. Se producen resonancias y ondas estacionarias con longitudes del tubo recto seleccionadas de forma desfavorable hasta el punto de reflexión. Esto puede provocar picos de presión muy elevados, grandes fuerzas en el tubo y aumentos significativos de la temperatura. Es posible que se produzcan roturas de tubo debido a estos efectos.

Para evitar roturas de tubo, deben calcularse las longitudes del tubo críticas y evitarlas en la instalación como tramos rectos de tubo, especialmente en el conducto del gas de descarga y en el cable del economizador. También debe evitarse la mitad de la longitud del tubo: corresponde a armónicos con el doble de frecuencia.

Para realizar el cálculo se necesita:

• La velocidad del sonido en el vapor refrigerante con las presiones y temperaturas respectivas de la instalación. Puede determinarse utilizando programas de datos de sustancias refrigerantes como ASEREP de ASERCOM o RefProp de NIST.
• La frecuencia de las pulsaciones. Depende del diseño del compresor y de la frecuencia de la tensión de accionamiento, es decir, varía con variadores de frecuencia.

Lo siguiente aplica a los compresores BITZER:

Compresor para aplicaciones estáticas de BITZER
n: velocidad de giro del motor del compresor en Hz
f: frecuencia de la tensión de accionamiento en Hz
z: número de cilindros o elementos perfilados (5 o 4 elementos perfilados)
f_p: frecuencia de la pulsación en Hz

diseño	velocidad de giro	Pulsación
Compresor de pistón semihermético	n ≈ 0,5 x f	fp = n x z	motores de 4 polos, z: número de cilindros
compresor de tornillo	n ≈ f	fp = n x z	motores de 2 polos, z: número de elementos perfilados
compresor de scroll	n ≈ f	fp = n	motores de 2 polos, uno para cada extensión

Las longitudes del tubo críticas pueden calcularse del siguiente modo:

Por ejemplo, para compresores de tornillo con variador de frecuencia:
z = 5; f = 20 .. 60 Hz; f_p = 100 .. 300 (600) Hz
t_c = 60 °C, t_V2 = 100 °C, R1234yf
L_kr = 0,72 .. 0,24 (0,12) m

Por ejemplo, para compresores de pistón de 4 cilindros con variador de frecuencia:
z = 4; f = 25 .. 70 Hz; f_p = 100 .. 280 (560) Hz
t_c = 50 °C, t_V2 = 90 °C, R290
L_kr = 2,39 .. 0,85 (0,43) m

No debe utilizarse un rango de ±15 % en torno a los valores calculados para la longitud del tubo crítica a fin de cubrir incertidumbres, por ejemplo, al determinar la temperatura y la presión, así como el deslizamiento del motor asíncrono. En los ejemplos anteriores, el número entre paréntesis corresponde a los armónicos con el doble de frecuencia. Por el contrario, si no se pueden evitar determinadas longitudes del tubo, es posible calcular qué gamas de frecuencias deben omitirse.

La reflexión puede suprimirse en gran medida mediante

• el empleo de dos codos de 45º en lugar de uno de 90º,
• tubos curvados con un gran radio de curvatura 24 veces mayor que el diámetro del tubo y
• puntos de empalme con 45°.

Unos amortiguadores de pulsaciones bien ajustados en los conductos de gas de descarga y en la conexión del economizador muchas veces son capaces de amortiguar las pulsaciones lo suficiente.