Selección de un compresor. Lo que debes saber

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Hay muchas razones para considerar el estilo de una máquina de fluido dentro de un proyecto HVACR; el rendimiento, las características físicas y el funcionamiento son sólo algunas de las más básicas

Eleazar Rivera

Este equipo es uno de los cuatro componentes del sistema básico de refrigeración por compresión de vapor. Su funcionamiento consiste en circular el refrigerante a través del sistema y aumentar la presión de su vapor para crear la presión diferencial entre el condensador y el evaporador.

Hay dos amplias categorías de este aparato:

  1. Desplazamiento positivo: aumentan la presión de vapor del refrigerante y reducen el volumen de la cámara de compresión a través del trabajo aplicado a su mecanismo. Los modelos de desplazamiento positivo incluyen muchos estilos actualmente en uso (Figura 1), tales como reciprocantes, rotativos (pistón rodante, paleta rotativa, tornillo simple, tornillo doble) y orbital (scroll, trocoidal).
  2. Desplazamiento dinámico: aumentan la presión de vapor del refrigerante a través de la transferencia continua de energía cinética del dispositivo giratorio al vapor, seguido por la conversión de dicha energía en un aumento de presión. Los compresores centrífugos funcionan según estos principios.

Figura 1. Tipos de compresores de desplazamiento positivo, según el diseño del mecanismo de compresión

Factores para elegir un equipo en refrigeración industrial
Para responder qué factores se consideran para una selección adecuada, se debe tener claro en qué consiste este equipo y en qué tipo de proyecto se va a trabajar. Una vez que ya se tiene la información necesaria, se debe saber que hay muchas razones para considerar cada estilo: algunos tienen limitaciones físicas que pueden estrechar su rango de aplicación, lo cual deriva en el uso de equipos más pequeños; otros tienen problemas de ruido asociados, y los restantes tienen niveles de eficiencia que los vuelven más o menos atractivos.

Cada pieza de equipo que utiliza este sistema tiene un cierto conjunto de parámetros de diseño que requiere experiencia del diseñador y asesoría por parte del fabricante para que, en conjunto, evalúen varias características del componente y se elija el mejor tipo para la aplicación. Algunas de ellas son:

  1. Tipo de refrigerante
  2. Costo
  3. Rendimiento
  4. Sonido
  5. Capacidad
  6. Mantenimiento
  7. Vida útil de la tecnología

El rendimiento del equipo es un factor de suma importancia para la correcta elección de éste y depende de una serie de factores de diseño que involucran características del refrigerante, la compresión del mecanismo y las características del motor. El objetivo es proporcionar las condiciones necesarias para asegurar el cumplimiento de los requerimientos del proyecto (Figura 2).

Figura 2. Ventajas del compresor correcto

Una medida útil del rendimiento es la relación de eficiencia energética (EER por sus siglas en inglés). El EER es la relación entre la capacidad de refrigeración del equipo y la potencia de entrada. Para un tipo hermético o semihermético, el EER incluye las eficiencias operativas combinadas del motor y el compresor:

  • EER (hermética o semielástica) = Capacidad (Btu/h) / Potencia de entrada al motor (W)

El EER para un tipo abierto no incluye la eficiencia del motor:

  • EER (abierto) = Capacidad (Btu/h) / Potencia de entrada al eje (W)

Debido a que la capacidad y la potencia del motor/flecha varían con las condiciones de funcionamiento, el EER también se modifica con las condiciones de operación. La entrada de energía por unidad de capacidad de refrigeración (bhp/t) se usa para comparar diferentes aparatos en las mismas condiciones de operación, principalmente con equipos industriales de accionamiento abierto.

  • bhp/t = Entrada de potencia al eje (bhp) / Capacidad del compresor (t)

Las condiciones ideales nunca ocurren, por lo que el rendimiento real del compresor difiere del esperado. Varios factores contribuyen a la disminución de la capacidad y aumento de la entrada de energía. Dependiendo del tipo elegido, algunos o todos los siguientes factores pueden tener un mayor efecto en su rendimiento.

Caídas de presión a través de los siguientes medios:

  • Válvulas de cierre
  • Acumulador de succión
  • Filtro de succión
  • Motor (en caso de un compresor hermético)
  • Colectores (succión y descarga)
  • Válvulas y sus puertos (succión y descarga)
  • En silenciador interno
  • Separador de lubricante interno
  • Válvulas de retención

Ganancia de calor por refrigerante:

  • Enfriamiento del motor hermético
  • Intercambio de calor interno entre el compresor y el gas de succión

Pérdidas de potencia debidas a diversos factores:

  • Fricción
  • Consumo de energía de la bomba lubricante
  • Pérdidas de motor

Ineficiencias de la válvula causadas por una acción mecánica imperfecta:

  • Fuga interna de gas
  • Circulación de aceite

Teniendo claros los objetivos de rendimiento, operación y tipo de proyecto, la selección de un compresor debería ser sencilla. Solamente recuerda que el éxito está en tu conocimiento sobre las particularidades de cada equipo y tu experiencia en campo.
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Eleazar Rivera
Consultor en eficiencia energética y HVAC en la Dirección de Fomento Energético de la Secretaría de Economía y Trabajo de Nuevo León.