Aire acondicionado inverter

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Un sistema Inverter tiene el mismo propósito que uno convencional: mantener la temperatura de confort en espacios cerrados, sin embargo, su principio de funcionamiento lo hace más eficiente

Fotografía superior. Unidad condensadora inverter

Emmanuel Rodríguez / Imágenes: cortesía de Sky Green

Los equipos de aire acondicionado (AA) inverter se componen de los mismos elementos principales que cualquier otro, es decir, compresor, condensador, válvula de expansión, evaporador, termostato, filtros y motoventiladores. El sistema Inverter consiste en un elemento electrónico que mejora el consumo y el rendimiento del AA. Esto se consigue al controlar el trabajo que realiza el compresor por medio del voltaje, corriente y frecuencia, regulando su velocidad, revoluciones y tiempos de encendido.

En los aires acondicionados no es posible regular la velocidad de un compresor convencional, ya que es alimentado por corriente alterna trifásica y el voltaje de entrada se mantiene constante. En cambio, en el caso de los compresores inverter, éstos funcionan con corriente directa trifásica, lo que significa que tienen conexión a tres líneas de corriente continua variable, por ello, es recomendable elegir un AA de este tipo. En el caso de los equipos Sky Green, éstos tienen un rango de 32-164 V y una frecuencia variable de entre 8-150 Hz, permitiendo que su velocidad sea modificable.

La conexión eléctrica requerida para estos equipos sigue siendo alterna, de 220-230 V, aun cuando el compresor requiera corriente directa. Lo anterior es posible gracias al sistema Inverter, el cual consiste en cuatro partes:

  1. Circuito rectificador, un componente que recibe la corriente alterna de entrada y la rectifica a continua pulsante, a partir de un arreglo de 4 diodos semiconductores
  2. Unidad de filtrado, que se encarga de obtener una tensión más constante, corrigiendo el factor de potencia. El filtro está formado por bobinas y condensadores
  3. Módulo de control, el cual toma las decisiones de ajuste en función de la operación y esto lo consigue al conmutar (accionar) los transistores IGBT (por sus siglas en inglés, Insulated Gate Bipolar Transistor) para conseguir el voltaje y la frecuencia adecuada al compresor con base en la velocidad de demanda
  4. Inversor, un componente que se encarga de transformar la corriente continua en continua trifásica, emulando la corriente alterna

Eficiencia del sistema Inverter versus equipos convencionales

Eficiencia del Sistema Inverter
Una vez definidas las naturalezas de ambos compresores y sistemas, ¿en qué beneficia que un compresor inverter cuente con un rango amplio de velocidades?

Para responder esta cuestión, cabe plantear el siguiente escenario con un equipo convencional: la evaporadora se ubica en una oficina con cinco personas; cada una ocupa un equipo de cómputo para trabajar. La temperatura a las 11 de la mañana es de 26 °C, por lo que deciden encender el aire acondicionado. De inmediato, el compresor arranca y llega a su velocidad constante (la única que tiene), comienza a reducirse la temperatura de la habitación y llega a 23 °C, el rango programado; sin embargo, el compresor continúa funcionando hasta llegar un poco por debajo de los 23 °C. Esto es percibido por los ocupantes, pero en este punto el compresor se apaga debido a que el termostato detectó la temperatura predefinida. Mientras tanto, en la habitación, la temperatura se va elevando por fuentes de calor externas o internas, hasta que rebasa por pocos grados la temperatura de confort y se vuelve a encender el compresor. Así se completa el ciclo de funcionamiento del equipo, que sólo conoce los extremos, encendido o apagado, sin puntos intermedios.

Esquema de funcionamiento del sistema Inverter

¿Qué pasa con un equipo inverter? En el mismo escenario, con la carga térmica idéntica, se decide encender el equipo a la misma hora y se alcanza más rápido la temperatura de confort, debido a que brinda mayores velocidades. Al llegar al punto ideal, el equipo no se apaga, simplemente reduce su velocidad, la cual está sincronizada con el motoventilador, también de corriente directa. Con esto se eliminan los constantes encendidos y apagados presentes en los equipos on/off, y se regula la velocidad según las necesidades. Todo esto ayuda a que la temperatura del lugar tenga menos variaciones y se mantenga más constante, ya que la velocidad del compresor es directamente proporcional a su capacidad frigorífica, mientras que la cantidad de gas refrigerante bombeado disminuye las vibraciones por velocidad y la contaminación sonora; asimismo, reduce el consumo eléctrico al evitar que se apague y encienda constantemente, por lo que se logra un ahorro de hasta un 50 por ciento.

Otra característica presente en las unidades inverter es el uso de refrigerante R-410A, que es más ecológico con el ambiente; además, ofrece la posibilidad de trabajar en frío/calor.

De este modo, los equipos inverter presentan un rendimiento mayor, mejores características y una versatilidad no presente en su versión convencional. El costo es un poco más elevado, pero con el ahorro obtenido por el menor consumo eléctrico se llega a un balance bastante favorable.
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Emmanuel Rodríguez
Ingeniero mecánico por la ESIME Azcapotzalco del Instituto Politécnico Nacional. Actualmente, se desempeña en el Departamento de Ingeniería de Proyectos División Aire Acondicionado y Sustentabilidad de Sky Green.