Guía de diseño de plantas enfriadoras (4ª PARTE)

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Las enfriadoras más grandes (hasta 230 toneladas) usando compresores recíprocos tendrán compresores múltiples, usualmente con dos circuitos de refrigerante separados. Durante las cargas ligeras, se desactiva un circuito de refrigeración.

Actualmente, los compresores scroll o tornillo están suplantando en gran medida a las enfriadoras recíprocas

Rotatorio

.Hay numerosos tipos de compresores rotatorios usados en la industria de la refrigeración, incluyendo scroll, álabes simples, álabes rotatorios y tornillo (rotatoria-helicoidal). Los compresores de álabe simple y álabe rotatorio se usan generalmente para aplicaciones más pequeñas. Los compresores scroll están en gran medida sustituyendo a los compresores más pequeños para los tamaños de enfriadoras más pequeños (aunque hay máquinas scroll de hasta 400 toneladas en capacidad). En enfriadoras de agua compactas el compresor más comúnmente usado es el tornillo. Hay dos tipos en uso hoy en día, tornillo simple y tornillo múltiple.

·         Tornillo simple: El tornillo simple consiste en un rotor principal cilíndrico que trabaja con un par de gaterotors. El compresor es impulsado a través de un eje de rotor principal y los gaterotors siguen una acción de mallado directo. Cuando el rotor principal gira, el diente del gaterotor, al lado del tornillo, y la envolvente atrapa el refrigerante. Cuando la rotación continúa, el volumen de acanaladura decrece y ocurre la compresión. Ya que hay dos gaterotors, cada lado del tornillo actúa independientemente. Los compresores de tornillo simple destacan por la vida del rodamiento larga ya que las cargas del rodamiento están inherentemente equilibradas. Algunos compresores de tornillo simple tienen un economizador centrífugo integrado. Este economizador tiene una cámara de presión que toma el gas vaporizado (vía un separador centrífugo) desde el líquido y lo inyecta en una ranura cerrada en el ciclo de compresión, con el resultado de una eficiencia incrementada.

El tornillo simple es controlado con una válvula deslizante en la envolvente del compresor que cambia la localización donde el refrigerante se introduce en la zona de compresión. Esto causa una reducción en el volumen del canal y de aquí el volumen de gas comprimido varía (desplazamiento del compresor variable). Estos compresores son completamente modulantes. El tornillo simple tiene una válvula deslizante a cada lado que puede ser operada independientemente.

·    Tornillo gemelo. El tornillo gemelo es el más común de los compresores de tornillo múltiples. El tornillo gemelo es la designación más común para el compresor de tornillo rotatorio. Este tornillo consiste en dos rotores acanalados helicoidalmente, un macho y una hembra.

·     Controles con variadores de frecuencia variable. En los últimos años se han introducido enfriadoras de tornillo con controles de variadores de frecuencia variable.

Centrífugos

Los compresores centrífugos son dispositivos de compresión dinámicos (en oposición a los de desplazamiento positivo) que en un momento angular de intercambio de base continua entre elementos mecánicos rotatorios y un fluido fluyendo en régimen estacionario. Como muchas bombas centrífugas, las enfriadoras centrífugas tienen un impulsor que rota a alta velocidad. Las moléculas de refrigerante entran en el impulsor rotatorio en la dirección axial y son descargados radialmente a una mayor velocidad. La presión dinámica del refrigerante obtenido por la velocidad más alta se convierte a presión estática a través del proceso de difusión que ocurre en la descarga estacionaria o porción del difusor del compresor justo en el exterior del impulsor.

Un compresor centrífugo puede ser de etapa simple (teniendo sólo un impulsor o puede ser multietapa (teniendo dos o más impulsores). En un compresor centrífugo multietapa, el gas de descarga del primer impulsor es dirigido a la succión del segundo impulsor, y así para cada etapa proporcionada. Como el compresor rotatorio, los centrífugos de etapas múltiples pueden incorporar economizadores, que toman gas vaporizado de la línea de líquido a presiones intermedias y la alimentan en la succión en varias etapas de compresión. El resultado es un incremento significativo en la eficiencia energética.

Como los compresores recíprocos, los compresores centrífugos pueden ser abiertos o herméticos. Los compresores centrífugos tienen los motores localizados en el exterior de envolventes,  penetrando el eje a la envolvente a través de un sello. Los compresores centrífugos herméticos tienen el motor y compresor completamente contenido dentro de la misma carcasa, con el motor en contacto directo con el refrigerante.

La capacidad de los compresores centrífugos puede ser controlada por los tres métodos. El más común es usar álabes de guía de entrada o álabes de prerotación. Los álabes ajustables se localizan en la succión del compresor en el eje del impulsor y los remolinos entrando refrigerante en la dirección de la rotación. Esto cambia las características del flujo volumétrico del impulsor, proporcionando la base para la descarga. Un segundo método de control es variar la velocidad del impulsor en conjunción con los álabes guía de entrada. De forma similar a ventiladores o bombas, reduciendo la velocidad del impulsor se producen características de energía en carga parcial extremadamente buenas. El impulsor debe producir un diferencial de presión adecuado para mover el refrigerante desde el lado de baja presión (evaporador) al lado de alta presión (condensador). Esta elevación determina la velocidad mínima del impulsor. Al disminuir la elevación, esto es, acercarse la diferencia de temperatura del refrigerante entre el evaporador y el condensador, el impulsor puede rotar más lento. Cuando el impulsor está a la velocidad más lenta posible, se obtiene una reducción mayor de la capacidad usando los álabes guías del interior. Con variadores de frecuencia variable y planificación del reset de temperatura del agua agresiva, los compresores centrífugos pueden producir el rendimiento en carga parcial más eficiente en energía de cualquier compresor. Los compresores centrífugos con variadores de velocidad variable usan los variadores de frecuencia tanto en los álabes de entrada para control ya que la velocidad para proporcionar la altura requerida puede todavía resultar en unas tasas de caudal de refrigerante excesivo. Los álabes de entrada se usan para reducir el caudal de refrigerante debido a que reduciendo la velocidad intentando proporcionar el caudal de refrigerante sólo puede colocar un compresor centrífugo en sobrecorriente. Para operación eficiente, los controles deben medirse dinámicamente. Esto es particularmente importante con plantas de caudal variable sólo primario.

Un tercer método para controlar la capacidad de las enfriadoras centrífugas es un bypass de gas caliente (HGBP). Como otros tipos de compresores, HGBP pueden ser usados para descargar una máquina a carga cero dirigiendo el gas caliente desde la descarga del compresor en la succión. No hay ahorro con carga parcial con HGBP. Se usa solamente como último recurso cuando se requiere muy baja limpieza y el ciclaje de la máquina on/off no produciría resultados aceptables.

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