30 junio 2010

Tecnologías que incrementan la eficiencia de los compresores de refrigeración

Tecnologías de refrigeración de alta eficiencia
Varias tecnologías están disponibles para incrementar la eficiencia de los compresores. Los compresores scroll y recíprocos de alta eficiencia, a menudo incorporan motores de velocidad variables y los encontramos en los sistemas de refrigeración comercial. Estos compresores tienen una eficiencia superior a un amplio rango de compresores recíprocos tradicionales comúnmente usados en refrigeración comercial. Sin embargo, en equipos tales como los refrigeradores autonómos y máquinas vending las ventajas de la eficiencia de los compresores de velocidad variable no es tan aparante. Algunos fabricantes suministran compresores de alta eficiencia destinados a congeladores-refrigeradores residenciales. Estos compresores tienen rangos de las unidades de presión de succión bajos. Un refrigerante común es el HFC-134a. Eficiencias certificadas de estos compresores son hasta 6,26 EER a temperatura del evaporador de - 23 ºC y temperatura del condensador de 54 ºC. Estos compresores se usan sobre la base de alcanzar la eficiencia de los compresores recíprocos herméticos. El máximo EEER isentrópico teórico para essa temperaturas es de 10.2. La eficiencia con EER 6,26 es por tanto del 61 %. Un comprendor de una máquina de cervezas puede modificarse para alcanzar similares eficiencias mediante el uso de motores de alta eficiencia (80 %), reduciendo las pérdidas de presión del gas de succión, reduciendo el hueco de espaciamiento de la válvula, reduciendo el calentamiento del gas de succión dentro de la carcasa del compresor, reduciendo la caída de presión a través de la válvula de descarga, y reduciendo las pérdidas mecánicas. Las mejoras en el compresor pueden alcanzar un 60 % de la eficiencia total, lo cual originará una reducción del 20 % de la carga eléctrica, y reduciendo las pérdidas mecánicas.
Para las máquinas de hielo, el ahorro de energía es conservador y se basa en el ahorro durante el ciclo de congelación.
Los compresores scroll comprimen gas de una forma diferente a la de los compresores recíprocos - entre dos espirales, una fija y otra orbital. Los compresores recíprocos de alta eficiencia son tan eficientes, o más eficientes, que los compresores scroll. Sin embargo, existen algunas desventajas respecto a los scroll como son ruido, coste y fiabilidad.
Motor de compresor ECM
La mejora en la eficiencia del compresor puede conseguirse con el uso de un motor de compresor ECM. Actualmente tales compresores están disponibles solamente en números especiales.
Compresor de capacidad de variable (Modulación del compresor)
Dos tipos de compresores de capacidad variable pueden también reducir el consumo energético: (1) Los compresores de velocidad variable implementados mediante el uso de un control electrónico en el motor del compresor, que permitirá al motor operar a velocidades diferentes, y (2) compresores scroll digitales, que implementan un control electrónico del tiempo en el que actúan los elementos scroll. Se consigue una modulación de la capacidad continua del 10 % al 100 % mediante un control rápido de la duración del tiempo de cada estado. Esta aproximación de la modulación también se ha desarrollado para compresores recíprocos semi-herméticos usados en aplicaciones de supermercados.
Los compresores de velocidad variable se implementan mediante el uso de un inversor operando con un motor de inducción, o con un motor de magnetismo permanente operando con un controlador de motor que permita la modulación de frecuencia.
Los compresores de capacidad variable reducen el consumo energético de tres formas:
  1. Cuando el flujo de refrigerante se reduce durante la operación de carga parcial, el condensador y evaporador (dimensionado para condiciones de plena carga) opera más eficientemente.
  2. En sistemas de refrigeración autónomos se usan refrigerantes por tubos capilares, y el sistema de presión se equilibra fuera del ciclo del compresor. Durante este proceso de equilibrio, el refrigerante caliente pasa del condensador al evaporador, donde añade a la carga térmica.
  3. El arranque del compresor añade energía durante el tiempo en el que el sistema no proporciona capacidad útil.

El ahorro de energía por la modulación del compresor en un supermercado se estima alcanza entre un 7 y 10 % del uso de energía de la batería de compresores.

Bibliografía: Energy Savings Potential and R&D Opportunities for Commercial Refrigeration. Department of Energy. Energy Efficiency and Renewable Energy Building Technologies Program. September 2009

Palabras clave: Digital scroll compressor, variable-speed compressor

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