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