COMPRESORESREFRIGERANTES

Se sabe que los equipos de refrigeración, aire acondicionado, deshumidificadores, entre otros emplean el ciclo frigorífico de compresión para producir frío, y prácticamente todos ellos tienen un motocompresor hermético que además de ser la parte más cara del equipo es la que realiza si no todo, gran parte del consumo energético.

Definición de compresorConsiste en forzar mecánicamente la circulación de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en el otro.El proceso de refrigeración implica un circuito cerrado, y al refrigerante no se le deja expansionar al aire libre.Cuando el refrigerante va hacia el evaporador, éste es alimentado por un tanque. La presión en el tanque será alta, hasta que su presión se iguale a la del evaporador. Por esto la circulación del refrigerante cesará y la temperatura tanto en el tanque como en el evaporador se elevará gradualmente hasta alcanzar la temperatura ambiente.

Para mantener una presión menor y con esto una temperatura más baja, es necesario sacar el vapor del evaporador. Esto lo realiza el compresor el cual lo aspira. En términos sencillos, el compresor se puede comparar a una bomba que transporta vapor en el circuito del refrigerante.En un circuito cerrado a la larga prevalece una condición de equilibrio. Para ampliar más este concepto tenemos que ver si el compresor aspira vapor más rápidamente, que el que se puede formar en el evaporador, la presión descenderá y con esto la temperatura en el evaporador. Por el contrario, si la carga en el evaporador se eleva, el refrigerante se evaporará más rápidamente lo que producirá una mayor presión y por esto una mayor temperatura en el evaporador. El refrigerante sale del evaporador, o bien como vapor saturado o ligeramente recalentado y entra en el compresor donde es comprimido.

Ciclo frigorífico de compresiónEl método de producción de frío en las máquinas de fluidos condensables está basado en los cambios de estado (líquido-gas y gas-líquido) de una sustancia (fluido refrigerante) en un circuito cerrado. Para ello se aprovecha la cualidad que presentan los fluidos, (proceso Termodinámico). La temperatura necesaria para producir el cambio de estado del fluido Refrigerante, dependerá de la presión a la que los fluidos se encuentren dentro de las condiciones de operación; es decir a baja presión la temperatura es baja, y si se eleva la presión, la temperatura aumenta.

El modo de obtención de frío con este sistema describe un ciclo teórico que podemos resumir de la siguiente manera:• Se comprime el refrigerante en estado gaseoso mediante un compresor, de modo que se eleva la presión y temperatura del gas.• Se hace circular el fluido (gas) por un condensador, en él se condensa el refrigerante a presión constante (líquido), cediendo calor al medio exterior, normalmente aire o agua.• Se pasa el líquido refrigerante por una etapa de expansión donde pierde presión y temperatura evaporándose una pequeña fracción del líquido.• El refrigerante con bajas temperaturas y presión se pasa por un evaporador en el que el refrigerante se evapora (gas), absorbiendo calor del medio exterior y logrando así el efecto frigorífico deseado.• Finalmente se vuelve a comprimir el gas, reiniciando el ciclo.El compresor, normalmente está accionado por un motor eléctrico, y en equipos de pequeña potencia casi en exclusiva son motocompresores herméticos accionados por motores asíncronos monofásicos.El condensador y evaporador son intercambiadores de calor, y pueden llevar asociado un ventilador para forzar el paso de aire a través de ellos, para lograr completar nuestro ciclo de refrigeración.

Criterios para la elección del compresor frigorífico

El compresor frigorífico es la parte más importante del sistema ya que es el encargado de mover el refrigerante entre nuestro elemento a enfriar y el elemento receptor de esta energía, por tanto podemos decir que es el motor del sistema y sin él cual sería imposible el transporte de dicha energía. En cualquier diagrama frigorífico se puede observar la posición que ocupa el compresor dentro de un sistema convencional compuesto por un condensador, una válvula de expansión y un evaporador. Evidentemente, en el caso de fallo total de alguno de estos elementos, el sistema también dejaría de funcionar pero la experiencia demuestra que esto ocurre en muy contadas ocasiones, ya que tanto el evaporador como el condensador se componen de tubos y por tanto, sus posibilidades de fallo son limitadas. Igualmente la válvula de expansión, aunque se compone de más elementos, no suele ser un problema. Por último, en el caso de un sistema por bombeo de refrigerante siempre existe una bomba de reserva con lo que deja de ser un componente crítico para el buen funcionamiento del sistema. El compresor sin embargo, es la parte del sistema que cuenta con más elementos en movimiento y por tanto susceptibles de romperse, de hecho, es el responsable de la mayoría de los problemas que provocan paros en la producción y también es el responsable del consumo de la mayoría de la potencia eléctrica de la instalación frigorífica y por tanto, es un elemento que debe ser conocido en profundidad para asegurar con ello una correcta elección.

Los modelos incluidos en el gráfico se encuentran ordenados por m3. Todos los modelos de una o dos letras son compresores alternativos, el resto son compresores de tornillo. Como se puede observar en el gráfico, el número de posibilidades en un solo fabricante es importante, si además esto lo multiplicamos por el número de fabricantes, la elección del compresor frigorífico se convierte en un auténtico problema, especialmente si además de las características mecánicas de estos compresores, también tenemos en cuenta todas aquellas razones que podríamos definir como subjetivas, pero que muchas veces pesan tanto o más que el mero análisis técnico.

Desgraciadamente no existe un método infalible para la correcta elección del compresor frigorífico ya que como podemos observar son muchas las partes que intervienen y por tanto, muchos los puntos de vista. En cualquier caso, y tal y como veremos a continuación, existen ciertos conceptos que ayudan y deben ser tenidos en cuenta.

Los pilares fundamentales para una correcta elección podríamos definirlos y ordenarlos del modo que se refleja:Fiabilidad mecánica: Evidentemente, lo que quieren todas las partes implicadas en la elección de un compresor es que éste no se rompa ya que de suceder esto, el más afectado sería el cliente final al que no sólo se le rompe un compresor sino que también se le para toda la línea de producción. En consecuencia, el cliente final reclamará al instalador y éste al proveedor y será para todos ellos un gran problema. Por tanto, un compresor debe ser fiable y funcionar correctamente.Rendimiento energético: Una vez que tenemos la seguridad de que el compresor es robusto, nuestra principal preocupación debería ser el consumo de energía eléctrica que el compresor necesita para producir el frío que demanda el cliente final. No olvidemos que el compresor se paga una vez pero la energía que éste consume, se pagará por cada minuto que funcione. En algunos casos, las diferencias de consumo eléctrico entre los compresores disponibles en el mercado son muy importantes sobrepasando incluso el 15%. Por tanto, este factor debe ser tenido en cuenta.Hasta aquí el cliente final presupone que todas las opciones encima de la mesa cumplen con estos requisitos. Un análisis más profundo nos demostrará que también existen ciertos matices que hacen de la diferencia entre opciones un punto muy importante a tratar.Precio: Este factor, suele ser situado erróneamente en primer lugar por ser la principal preocupación del que realiza la inversión pero si tenemos en cuenta las diferencias de precios entre las distintas opciones del mercado y la incidencia que éstas tienen en el funcionamiento del sistema, seguro que concluimos que no merece la pena situar el precio en el primer lugar. Dicho de otro modo, el negocio se hace con la producción, no con el ahorro en la inversión.

Antes de entrar en más consideraciones, definamos los dos compresores más empleados en el sector del frío industrial, y el objeto de nuestras dudas.

Compresor alternativo

Compresor rotativo