T69. Mètodes de detecció analítica d'errors en instal·lacions de fred i climatització

Desarrollo del tema

# Mètodes de Detecció Analítica d’Errors en Instal·lacions de Fred i Climatització

## 1. Concepte de diagnosi analítica

La detecció analítica d’errors (Fault Detection and Diagnostics, **FDD**) aplica mètodes de mesura i anàlisi per identificar desviacions del comportament esperat d’una instal·lació frigorífica o de climatització (HVAC-R). Va més enllà de l’observació directa i es fonamenta en: - Mesures objectives (pressió, temperatura, cabal, consum, vibració) - Comparació amb models/valors de referència - Tendències temporals i correlacions - Identificació de signatures de fallada

Objectius: reduir avaries, optimitzar energia, i millorar fiabilitat i seguretat.

## 2. Instrumentació i dades

Dades principals: - HP/LP, temperatures de saturació, SH/SC - Temperatura de descàrrega, oli, bobinats - Cabals (aire, aigua), ΔT en intercanviadors - Consum elèctric (kW, A, factor potència) - Alarmes i estats (compressors en marxa, desgel, solenoides)

Fonts: - Controladors electrònics/PLC - SCADA i històrics - Data loggers portàtils

## 3. Termografia infraroja (IR)

**Aplicacions:** - Quadres elèctrics: punts calents en contactors, bornes fluixes, desequilibri de fases. - Intercanviadors: distribució irregular de temperatura (fouling, manca de cabal). - Aïllaments: ponts tèrmics, condensacions, humitat en panells.

**Metodologia:** - Establir emissivitat adequada, evitar reflexos. - Capturar imatges en càrrega estable. - Comparar amb línia base i fer informes amb localització i ΔT.

**Limitacions:** no mesura directament temperatura interna; cal criteri d’interpretació.

## 4. Anàlisi d’oli del compressor

**Objectiu:** detectar degradació i contaminants que anticipen avaries.

Paràmetres: - **Acidesa (TAN)**: indica degradació química. - **Humitat**: risc de gel a expansió i formació d’àcids. - **Metalls de desgast**: Fe, Cu, Al (fricció, rodaments). - **Viscositat**: degradació tèrmica o dilució per refrigerant.

**Interpretació típica:** - Humitat elevada → filtre deshidratador saturat, buit deficient. - Metalls → desgast mecànic; correlacionar amb vibracions. - Acidesa elevada → sobreescalfament, reaccions amb humitat.

## 5. Anàlisi de vibracions

Aplicable a compressors, motors, ventiladors i bombes.

**Què detecta:** - Desequilibri i desalineació - Falles de rodaments (freqüències característiques) - Problemes d’ancoratge o ressonàncies - Cavitació en bombes

**Mètode:** - Definir punts de mesura (direccions axial/radial). - Crear línia base i comparar espectres. - Ús de criteris ISO (quan aplicable) i experiència.

## 6. Detecció de fuites de refrigerant

En sistemes amb HFC/HFO, la prevenció de fuites és clau per normativa (F-Gas) i cost.

**Mètodes:** - Detector electrònic (IR, semiconductor) - Ultrasons (fuites a alta pressió) - Aigua sabonosa (confirmació local) - Traçador **N₂ + H₂** (molt sensible) amb detector específic - Colorants UV (amb criteri; pot contaminar oli)

**Bones pràctiques:** - Pressuritzar amb nitrogen sec per prova d’estanquitat. - No utilitzar aire comprimit humit. - Registrar i quantificar fuites.

## 7. Anàlisi de dades i KPI energètics

**Indicadors:** - COP/EER instantani i estacional - kWh/ton de producte (en refrigeració de procés) - Temps de funcionament, cicles d’arrencada - Temperatura de condensació vs ambient (aproach)

**Signatures d’error:** - Condensació alta persistent → condensador brut o no condensables. - SH excessiu → subcàrrega o expansió tancada. - SC anormal → sobrecàrrega o restricció de línia líquida.

## 8. FDD basat en regles i models

**Basat en regles (rule-based):** - Si HP alta + SC alt → sospita sobrecàrrega. - Si HP alta + SC normal + ΔT aigua baixa → sospita cabal insuficient.

**Basat en models:** - Model termodinàmic del cicle; comparació entre valors esperats i mesurats. - Model de consum elèctric segons càrrega.

**Avantatges:** detecció precoç i alarmes “intel·ligents”. **Requisit:** sensors fiables i calibrats.

## 9. Proves elèctriques

- Mesura d’aïllament amb megòmetre (motors) quan és segur. - Verificació de desequilibri de tensió i corrent. - Harmònics (VFD) i escalfament de motors.

## 10. Metodologia didàctica i procediment

1. Definir línia base en condicions normals. 2. Establir punts de mesura i freqüència. 3. Implementar registre automàtic (SCADA) + inspeccions. 4. Analitzar tendències i alarmes; generar hipòtesis. 5. Confirmar amb proves dirigides (fuites, termografia, vibracions). 6. Documentar accions i verificar millora (KPIs).