Los no condensables en un sistema de refrigeración son gases que no se convierten en líquido durante el funcionamiento normal. Se acumulan en el condensador y pueden causar cinco problemas comunes: presión de cabeza alta, mayor consumo de energía, estrés en el compresor, degradación del aceite, contaminación en el condensador y temperatura de producto inestable. Estos problemas son especialmente importantes en los sistemas de refrigeración industrial y congelación de alimentos, donde un enfriamiento estable afecta tanto la vida útil del equipo como la calidad del producto.
A partir de la experiencia en el mantenimiento de sistemas de refrigeración industrial y en el servicio de sistemas de amoníaco, esta guía explica de dónde provienen los gases no condensables, cómo afectan al rendimiento del sistema, cómo pueden detectarlos los técnicos y cómo la evacuación adecuada y la purga automática ayudan a eliminarlos.
¿Qué son los gases no condensables y de dónde vienen?
Los gases no condensables son aquellos que permanecen en forma de vapor en todo momento dentro de un sistema de refrigeración. Nunca se convierten en líquido. Algunos ejemplos comunes son el aire, el nitrógeno, el hidrógeno, el oxígeno y los vapores de hidrocarburos.
Los NCG ingresan a los sistemas a través de tres fuentes principales. La lista que se muestra a continuación describe cada una de ellas:
- Evacuación incompleta: El aire queda atrapado en el sistema si la extracción de vacío no es lo suficientemente profunda durante la instalación o después de la reparación.
- Fugas en el lado de baja presión: Los sistemas que funcionan a presión inferior a la atmosférica absorben el aire a través de las empaquetaduras desgastadas de los vástagos de las válvulas, los sellos del eje del compresor y las conexiones roscadas.
- Descomposición interna: El amoníaco se descompone con el tiempo en hidrógeno y nitrógeno. El aceite lubricante se descompone a altas temperaturas y libera gases de hidrocarburos. Ambos tipos se acumulan como NCG, incluso en sistemas totalmente sellados.
Según IIAR (2023), la acumulación de NCG a partir de la descomposición del amoníaco y el aceite ocurrirá en cualquier sistema de amoníaco que funcione continuamente. Los NCG no son lo mismo que la humedad ni la fraccionación del refrigerante. La humedad se congela dentro del sistema. La fraccionación solo se aplica a los refrigerantes mezclados. Los NCG permanecen como gas de forma permanente, por lo que se acumulan en el condensador y allí permanecen.
¿Por qué aumenta la presión de descarga (de condensación) por encima de los niveles normales de saturación?
Los gases no condensables se acumulan en el condensador y ocupan espacio en la superficie de transferencia de calor. No pueden condensarse, por lo que bloquean el área en la que el refrigerante debe liberar calor. El sistema responde empujando la presión de condensación hacia arriba.
La física detrás de esto es sencilla. La presión total del condensador es igual a la presión de saturación del refrigerante más la presión de todas las NCG presentes. Por lo tanto, cuando las NCG están presentes en el sistema, la presión medida siempre es mayor que la que muestra el gráfico de presión-temperatura para la temperatura ambiente actual.
El coste energético se acumula rápidamente. Según IIAR (2023), cada 4 libras (1,8 kg) de presión extra en la cabeza provocada por los NCG aumenta el consumo de energía del compresor en un 2% y reduce la producción del compresor en un 1%. En un sistema grande de amoníaco que funciona durante todo el año, esa pérdida aumenta continuamente. Un claro signo de los NCG es una alta diferencia de temperatura entre el condensador y la temperatura del aire exterior. Cuando esta diferencia es demasiado grande y la bobina está limpia, los NCG son una posible causa.
¿Qué sucede con el compresor cuando la presión de descarga (de condensación) permanece elevada?
La presión de salida alta obliga al compresor a trabajar con una relación de compresión más alta de la que estaba diseñado para ello. Esto aumenta la temperatura de descarga y aplica una presión adicional a las partes internas.
Tres formas en que la presión elevada daña el compresor
La temperatura de descarga más alta perjudica al compresor a través de tres problemas relacionados:
- Descomposición de la película de aceite: El aceite más caliente se vuelve más delgado. Una película de aceite más fina proporciona una protección menos eficaz entre las piezas metálicas en movimiento, por lo que los rodamientos, los pistones y las placas de válvulas se desgastan más rápido.
- Estrés en la válvula: Los ciclos de compresión a altas temperaturas ejercen una presión repetida sobre las piezas de los componentes de la válvula. Se desgastan antes de su vida útil prevista.
- Riesgo de golpe de líquido: La acumulación de NCG altera el equilibrio de presión en el sistema. Esto aumenta el riesgo de que el refrigerante líquido entre en el cilindro del compresor. Un cilindro no puede comprimir líquido. El resultado puede ser la deformación de las bielas, la rotura de las placas de la válvula o una avería mecánica total.
En sistemas con múltiples compresores —comúnmente utilizados en instalaciones de congeladores en espiral IQF—, los NCG no se distribuyen uniformemente en todas las unidades. Esto provoca un desgaste desigual y puede provocar que un compresor falle antes que otros con las mismas horas de funcionamiento.
¿Cómo la alta temperatura de descarga cambia la composición química del aceite de refrigeración?
Las altas temperaturas de descarga provocan una reacción química entre el oxígeno, la humedad y el aceite de refrigeración. Esta reacción produce ácidos orgánicos dentro del compresor y del circuito del refrigerante.
Tres partes del sistema que son atacadas por el ácido
La tabla siguiente muestra qué partes son las que afectan los ácidos orgánicos y qué problemas provoca cada una de ellas:
| Componente | Qué hace el ácido | Consecuencias del fracaso |
| Bobinas de motor | Destruye la aislación eléctrica | Circuito cortocircuitado |
| Tubos metálicos | Causa oxidación interna y corrosión por picaduras | Nuevos puntos de fuga de refrigerante |
| Sellos y juntas | Degrada el material del sello | Nuevos caminos para que el aire entre |
La descomposición del aceite también produce lodo. El lodo se acumula en las superficies de los intercambiadores de calor y bloquea las líneas de retorno del aceite. La cantidad de aceite que llega al compresor se reduce, lo que acelera el desgaste. A menudo, los daños se manifiestan semanas o meses después de que se presente el problema de la NCG. Esto dificulta el rastreo de la causa real sin controles minuciosos. La prueba de número ácido del aceite (AN) detecta el problema de manera temprana. Un número ácido superior a 0,05 mg KOH/g indica la presencia de contaminación. Combinar esta prueba con un programa más amplio de mantenimiento del sistema de congelación ayuda a detectar daños relacionados con NCG antes de que se vuelvan costosos.
¿Qué daño a largo plazo se acumula en los tubos de condensación evaporativos?
Las altas temperaturas de descarga provocadas por los NCG aceleran la formación de depósitos minerales en los tubos del condensador evaporativo. A medida que pasan los años, los NCG y los depósitos se agravan mutuamente: los NCG reducen la salida del condensador, lo que aumenta la temperatura de descarga, lo que genera más depósitos y reduce aún más la salida.
La incrustación se acumula en las superficies del tubo de condensación y actúa como un aislante térmico. Incluso una capa fina de incrustación mineral reduce significativamente la eficiencia de la transferencia de calor, según los datos de resistencia térmica por incrustación de ASHRAE. Esto obliga a elevar la presión de condensación, agravando el problema que ya estaban creando los NCG. Esto empuja la presión de condensación aún más alto — agravando el problema de la presión de cabeza que ya estaban creando los NCG. Dos signos claros indican que ya ha comenzado la acumulación de incrustaciones en el tubo de condensación:
- La diferencia de temperatura de aproximación del condensador supera el objetivo de diseño
- La caída de la presión en la zona de agua a través del condensador aumenta a medida que las incrustaciones estrecha la abertura del tubo.
Las incrustaciones requieren una limpieza química para eliminarlas. Cuando se confirme la presencia de NCG, los planes de inspección y limpieza del condensador deben ser adelantados para evitar una pérdida adicional de rendimiento.
¿Cómo afecta la presión de condensación inestable a la temperatura del producto en los sistemas IQF?
La presión de condensación inestable de los NCG provoca que la temperatura de evaporación oscile de arriba hacia abajo. En los circuitos de congeladores en espiral IQF, se requiere una temperatura de evaporación estable para congelar cada pieza de producto hasta alcanzar una temperatura central constante.
La tabla siguiente muestra cómo los cambios de temperatura de evaporación afectan la calidad de los alimentos:
| Cambio de temperatura de evaporación | Impacto sobre la temperatura central del producto | Resultado de la calidad de los alimentos |
| ±0,5°C | Muy pequeño | Dentro de la tolerancia normal del proceso |
| ±1,0°C | El producto varía entre 1 y 2°C | Al límite para productos sensibles |
| ±2,0°C | El producto varía entre 3 y 4 °C | Daño por cristales de hielo; riesgo de incumplimiento de los requisitos del proceso |
| >±2,0 °C | Congelación irregular en toda la cinta transportadora | Riesgo de calidad de los productos y de la seguridad alimentaria |
Cuando el congelamiento es irregular, se forman cristales de hielo más grandes dentro del producto. Estos cristales rompen las membranas celulares de los productos del mar y la carne. Esto provoca una pérdida de líquido tras la descongelación. Para el procesamiento de camarones, pescado y carne IQF, una pérdida de líquido más alta significa menos peso del producto y menores ingresos por kilogramo. Ajustar los valores de temperatura por sí solo no solucionará este problema. Es necesario eliminar los NCG del sistema primero.
¿Cómo se pueden detectar estas cuestiones antes de que causen un fallo del equipo?
La prueba estándar para los NCG compara la presión medida del condensador con la presión de saturación del refrigerante a la temperatura exterior actual. Una lectura superior al valor del gráfico de presión-temperatura indica la presencia de NCG.
El ensayo de campo en cinco pasos se presenta a continuación:
- Apague el compresor y mantenga encendido el ventilador del condensador.
- Espere que la línea de descarga, la línea de líquido y las temperaturas del aire exterior coincidan.
- Registre la presión del condensador una vez que todas las tres lecturas de temperatura sean iguales.
- Consulte la presión de saturación del refrigerante a esa temperatura en un gráfico P-T.
- Todo el exceso de presión que se produzca por encima de ese valor se debe a los NCG.
Otros tres problemas producen signos similares y deben descartarse primero. Un serpentín del condensador sucio eleva por sí solo la presión de condensación: límpielo y repita la prueba. Un caudal de aire insuficiente en el condensador produce la misma diferencia elevada entre la temperatura de condensación y la del aire exterior. Una sobrecarga de refrigerante también eleva la presión de descarga. Compruebe el peso de la carga frente a la especificación de diseño antes de concluir que la causa son los NCG. En los sistemas de amoníaco, un sobrecalentamiento de descarga significativamente superior al valor de diseño es un indicio secundario que merece investigarse. Consulte la documentación de diseño del sistema para conocer el intervalo de sobrecalentamiento previsto.
¿Cuál es el procedimiento correcto para eliminar permanentemente los no condensables?
Los purgadores automáticos multipunto son la herramienta adecuada para eliminar los NCG de los sistemas industriales de amoníaco. Funcionan de forma continua, retiran los NCG desde los puntos de presión más alta del condensador y liberan mucho menos refrigerante por ciclo que los métodos manuales.
La tabla siguiente compara la purga manual y automática en cuatro áreas clave:
| Criterios | Purga manual | Purga automática de varios puntos |
| Refrigerante liberado durante la purga | Alto | Bajo |
| Exposición a la amoníaco por parte del operador | Presente en todas las purgas | Muy bajo |
| Registros de cumplimiento | Incoherente | Registro continuo |
| Trabajo necesario | Alto | Bajo |
Los nuevos sistemas deben ser ajustados a un nivel de presión de 500 micras o menos (0,5 Torr) antes de la primera carga de refrigerante. Esto elimina el aire y la humedad antes del inicio de funcionamiento. Un medidor de micras —no un manómetro combinado— es el único instrumento que puede confirmar esta profundidad de vacío. Cuando se abre un sistema para mantenimiento, se requiere una nueva evacuación completa antes de volver a cargar el refrigerante. Los pasos siguientes evitan que se acumulen NCG:
- Evacúe hasta 500 micras y verifique con un medidor de micras calibrado antes de cargar.
- Abra las válvulas solenoides durante la evacuación para liberar el aire atrapado entre los componentes
- Verifique las empaquetaduras de los vástagos de las válvulas, los sellos del eje y las conexiones roscadas en cada visita de mantenimiento
- Instale un purgador automático multipunto en cualquier sistema de amoníaco que funcione de forma continua
Preguntas frecuentes
¿Qué gases se consideran no condensables en un sistema de refrigeración?
Los gases no condensables incluyen componentes del aire (nitrógeno, oxígeno, argón), el hidrógeno procedente de la descomposición del amoníaco y los vapores de hidrocarburos procedentes de la descomposición del aceite lubricante. Todos ellos permanecen como gas en condiciones normales de funcionamiento de la refrigeración y no se condensan.
¿Cómo confirman los técnicos los NCG sin recuperar la carga?
Los técnicos detienen el compresor, dejan que el condensador se enfríe hasta la temperatura del aire exterior y luego miden la presión del condensador. Comparan esa lectura con el valor del gráfico de presión-temperatura del refrigerante a la misma temperatura. Cualquier presión adicional por encima del valor del gráfico indica NCGs.
¿Es posible que los no condensables se acumulen dentro de un sistema de amoníaco sellado sin fugas?
Sí. El amoníaco se degrada con el tiempo y libera hidrógeno y nitrógeno. El aceite lubricante se degrada bajo la acción del calor y libera gases hidrocarburos. Ambos se acumulan como NCG incluso cuando el sistema no presenta fugas, según IIAR (2023).
¿Qué nivel de vacío se requiere antes de cargar un sistema de amoníaco?
El sistema debe alcanzar los 500 micras (0,5 Torr) o menos antes de añadir el refrigerante. Un manómetro combinado no puede medir este nivel. Solo un medidor de micras proporciona una lectura precisa a esta profundidad.
¿Con qué frecuencia debe comprobarse un purgador automático?
Los purgadores automáticos deben ser revisados en cada visita de mantenimiento programada. Revisar el registro de frecuencia de purgamiento ayuda a detectar tendencias. Un aumento en la frecuencia de purgamiento indica la aparición de nuevas fuentes de NCG — generalmente una fuga creciente en el lado de baja presión o una degradación más rápida del aceite.
¿Cuál es la diferencia entre los materiales no condensables y la contaminación por humedad?
La humedad se condensa y se congela, bloqueando las válvulas de expansión y los dispositivos de dosificación. Los NCG permanecen como vapor y se acumulan en el condensador. Ambos perjudican el rendimiento del sistema, pero las soluciones son diferentes. La humedad se elimina mediante secadores de filtro deshumectantes. Los NCG se eliminan mediante purga.
