Tipos de compresores utilizados en enfriadores

El compresor desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de una enfriadora, posibilitando la extracción de calor de los espacios interiores o de los procesos industriales. Una vez que el refrigerante en un enfriador absorbe el calor de un edificio o proceso, se convierte en gas, pero es incapaz de liberar el calor de esta forma de inmediato. Sin embargo, después de que el compresor aumenta la presión y la temperatura del refrigerante gasificado, se puede expulsar el calor. Los enfriadores enfriados por aire liberan calor directamente al exterior, mientras que los enfriadores enfriados por agua lo liberan en una corriente de agua que luego se bombea a una torre de enfriamiento.

Hay muchos tipos de compresores, cada uno con ventajas y desventajas. Este artículo proporcionará una descripción general de los tres tipos más comúnmente utilizados en grandes enfriadoras comerciales. Los ingenieros de HVAC pueden determinar la mejor opción para su edificio en función de las características de carga.

  • Compresor alternativo
  • Compresor centrífugo
  • Compresor de tornillo rotativo

En los sistemas comerciales de refrigeración de espacios, el compresor suele ser el componente con el mayor consumo de electricidad. Por lo tanto, es importante tener una unidad de buen tamaño y de un tipo que sea adecuado para la aplicación en cuestión.


Mejore el rendimiento de sus sistemas de refrigeración de espacios.


Compresores alternativos

El compresor alternativo tiene una forma similar a la del cilindro de un motor de automóvil, por lo que también se le conoce como compresor de pistón. El refrigerante que se ha evaporado después de absorber calor se alimenta al cilindro a través de válvulas de succión y el pistón lo comprime antes de enviarlo al condensador. Los compresores alternativos se pueden clasificar en dos subtipos, según su construcción:

SUBTIPO DE COMPRESOR RECIPROCADOR

DESCRIPCIÓN

Sellado herméticamente

El compresor y el motor que lo impulsa están acoplados directamente y comparten una carcasa sellada.

Abierto

El compresor y el motor tienen carcasas independientes. En general, esta configuración tiene una mayor eficiencia y una vida útil más larga, mientras que sus necesidades de mantenimiento son más sencillas.

Para una capacidad de enfriamiento dada, los compresores alternativos tienen un costo inicial más bajo que los compresores centrífugos y de tornillo rotativo. También ofrecen flexibilidad de diseño, lo que permite instalar varias unidades juntas para servir cargas de refrigeración variables; las unidades individuales se activan o desactivan según sea necesario.

Las principales limitaciones de los compresores alternativos son su menor eficiencia energética y su exigente mantenimiento, en comparación con otros tipos de compresores. Además, aunque estos compresores pueden lograr un buen control de capacidad cuando se utilizan varias unidades, existen pocas opciones para modular la capacidad de una unidad individual. Las dos opciones más comunes son:

  • Control de ENCENDIDO / APAGADO: Operación de la unidad de manera intermitente (ciclo de trabajo reducido) cuando no se requiere toda su capacidad.
  • Descarga del cilindro: El cilindro del compresor puede equiparse con válvulas de succión adicionales o una válvula de paso. Estas válvulas permanecen cerradas cuando la unidad opera al 100% de su capacidad, pero se pueden abrir en varias combinaciones para lograr una capacidad reducida.

Compresores centrífugos

Si se puede comparar un compresor alternativo con un motor de automóvil, este tipo es comparable a una bomba de agua porque también usa un impulsor, con la diferencia de que funciona con refrigerante. Estos compresores también están disponibles en modelos herméticos y abiertos, donde la construcción abierta ofrece una mayor eficiencia.

A carga nominal, los compresores centrífugos son más eficientes que los compresores alternativos y de tornillo rotativo. También ofrecen una construcción compacta y están disponibles en una amplia gama de capacidades de enfriamiento. El control de capacidad se logra normalmente con álabes de entrada que aumentan o disminuyen el flujo de refrigerante hacia el impulsor.

Tipos de compresores utilizados en enfriadores

A pesar de su eficiencia superior a plena carga, los compresores centrífugos sufren una drástica pérdida de eficiencia a carga parcial. A cargas de enfriamiento muy bajas, se vuelven incapaces de operar, debido a un fenómeno llamado sobrevoltaje: el refrigerante que ya está comprimido fluye de regreso al impulsor, interrumpiendo su funcionamiento.

Los compresores centrífugos tienen el menor número de piezas móviles entre los tres tipos de compresores principales, lo que significa que hay menos componentes para reparar. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el impulsor debe solicitarse a la fábrica si falla; los proveedores rara vez mantienen existencias porque es un componente altamente especializado. El equilibrio y la vibración también deben comprobarse con frecuencia para evitar la pérdida de rendimiento y la falla prematura de los componentes.

Compresores de tornillo rotativo

Este tipo de compresor utiliza dos tornillos helicoidales que están diseñados para engranarse entre sí sin problemas mientras giran a alta velocidad. Están fabricados con alta precisión para crear un espacio entre ellos, que sirve como cámara de compresión. Estos compresores están disponibles en versiones herméticas y abiertas como los dos tipos anteriores descritos, y el control de capacidad se logra con una válvula especial que varía la relación de volumen interno.

Aunque los compresores centrífugos son más eficientes a plena carga, los compresores de tornillo rotativo ofrecen el mejor rendimiento durante la operación de carga parcial. Dado que la carga de enfriamiento en un edificio varía a lo largo del año, los compresores de tornillo rotativo tienden a lograr el costo operativo más bajo en general, incluso si los compresores centrífugos son más eficientes a plena carga.

El principal factor limitante de los compresores de tornillo rotativo es su alto precio. Si la aplicación no brinda oportunidades para aprovechar su control de capacidad y su eficiencia superior a carga parcial, se puede considerar otro tipo de compresor.

Comparación de los tres tipos de compresores

La siguiente tabla compara los tres tipos de compresores descritos anteriormente, en función de muchas métricas clave, como la inversión inicial y la complejidad del mantenimiento.

CARACTERISTICAS DEL COMPRESOR

RECIPROCANDO

CENTRÍFUGO

TORNILLO ROTATIVO

Inversión inicial

Más bajo

Intermedio

Más alto

Consumo de energía por tonelada de refrigeración (a plena carga)

Más alto

Más bajo

Intermedio

Rendimiento de carga parcial

Bien

Pobre

Mejor

Mantenimiento

Tiene el mayor número de piezas móviles, está sujeto a un desgaste constante y requiere frecuentes reemplazos de piezas.

Tiene la menor cantidad de partes móviles, pero es importante monitorear la unidad para detectar problemas de equilibrio y vibración, debido a la alta velocidad de rotación.

Tiene un número intermedio de partes móviles, pero los problemas de equilibrio y vibración son menos comunes que en los compresores centrífugos. Este tipo de compresor es el menos exigente en cuanto a requisitos de mantenimiento.

Los edificios comerciales de gran altura, como los que se encuentran en la ciudad de Nueva York, generalmente pueden lograr los mejores resultados con un enfriador de enfriamiento de espacios que utiliza un compresor de tornillo rotativo. A pesar de ser la opción más cara, ofrece el mejor rendimiento bajo la carga de enfriamiento variable que caracteriza a los edificios, mientras que es el sistema más simple de mantener; considere que las actividades de mantenimiento pueden ser bastante disruptivas en una propiedad comercial concurrida en Nueva York.

Trabajar con ingenieros de diseño de HVAC calificados garantiza que su propiedad obtenga un sistema de enfriamiento de espacio que ofrece un alto rendimiento a un costo energético óptimo. La selección de enfriadores es un elemento clave, pero también es importante especificar sistemas complementarios adecuados: unidades de tratamiento de aire, tuberías hidrónicas, torres de enfriamiento, controles HVAC, etc.