Como antecedente, es importante ser consciente de que cuando un sistema de refrigeración no presenta control de capacidad, al llegar a la temperatura deseada los compresores se detienen, y por ende, el sistema deja de enfriar.
Posteriormente, cuando la temperatura comienza a subir, los compresores vuelven a encenderse y el sistema empieza a generar potencia frigorífica hasta llegar de nuevo a la temperatura deseada. Esta acción genera altas y bajas en los compresores provoca un mayor consumo de energía, ya que en cada arranque un motor eléctrico puede consumir hasta ocho veces más el amperaje de funcionamiento. Esta situación, además del alto consumo de energía, presenta otra gran desventaja ya que los compresores podrían dañarse debido a estos constantes paros y arranques.
Es por eso que conocer los métodos que hacen variar la capacidad en los sistemas refrigerantes es de suma importancia en el tema de ahorro de energía.
El control de capacidad de los compresores puede hacerse de las siguientes maneras:
- Mediante piezas mecánicas internas del compresor para bloquear la succión y reducir el flujo de refrigerante que se envía al sistema.
- Mediante Bypass externo, con el cual se regresa parte del flujo de refrigerante de la descarga del compresor hacia el lado de succión.
- Mediante la regulación de la velocidad del motor eléctrico del compresor utilizando variadores de frecuencia.
Cualquiera de estos tres métodos regula el flujo de refrigerante que se envía al sistema sin tener que parar el compresor. De esta manera se reducen drásticamente los paros y arranques y se controla de una mejor manera la temperatura y la presión de succión, ayudando también a reducir el consumo de energía.
Los compresores Bitzer pueden utilizarse con variadores de frecuencia, en un rango desde 30 hasta 60 Hz (o de 25 a 70 Hz en algunas aplicaciones bajo previa aprobación de Bitzer).
Ejemplos prácticos sobre el uso de los métodos de regulación:
- Cuando se controla la capacidad mediante piezas mecánicas internas del compresor para bloquear la succión y reducir el flujo de refrigerante que se envía al sistema (opción 1), al activar el control de capacidad en compresores de 2 cabezas, se descarga una de las cabezas, es decir, ésta deja de comprimir refrigerante. Con esta acción se obtiene la mitad del flujo de refrigerante a través del compresor lo cual reduce aproximadamente en un 50 % la necesidad de consumo de energía. En este caso se considera que la cabeza descargada aún tiene movimiento de los pistones, bielas y fricción entre bujes y cigüeñal, por lo que el consumo de energía no es proporcional a la potencia frigorífica que se está produciendo. Esto reduce el Coeficiente de Desempeño (COP), generando una baja en la eficiencia. Los compresores de 4 cilindros (dos cabezas) tienen control de capacidad de 50%, los compresores de 6 cilindros (3 cabezas) tienen control de capacidad por etapas que van del 100% al 66% y 33%. Se puede tener modulación variable de los descargadores para obtener una presión de succión aún más estable. Esto genera que el compresor pueda alcanzar en promedio la capacidad requerida por el sistema.
- Cuando se controla la capacidad mediante bypass externo, con el cual se regresa parte del flujo de refrigerante de la descarga del compresor hacia el lado de succión, al regresar el refrigerante mediante un bypass externo se está regresando un refrigerante que ya ha sido comprimido, y que por tal, requirió energía para hacerlo, por lo tanto no hay reducción de consumo de energía, solamente se está desviando el refrigerante para que el flujo neto sea menor hacia el sistema. Este método reduce drásticamente el Coeficiente de Desempeño (COP).
- Cuando se controla la capacidad mediante la regulación de la velocidad del motor eléctrico del compresor utilizando variadores de frecuencia se obtiene un mejor resultado ya que al regular la velocidad del motor eléctrico, se regula también el flujo de refrigerante de forma proporcional al consumo de energía. Es decir, si se requiere el 60% de potencia frigorífica, el variador de frecuencia hará girar el compresor para que se obtenga ese 60% de forma casi inmediata, sin pérdidas adicionales por fricción manteniendo el Coeficiente de Desempeño (COP) prácticamente estable. Además, si el compresor llega a parar, al momento que tenga que volver a arrancar lo hará de forma suave, es decir, de 0 al 100% en forma de una rampa, evitando así el pico de corriente de arranque de hasta 8 veces más que el amperaje de funcionamiento normal.
CONTROL CON VARISPEED
Con el uso de la tecnología Varispeed se va más allá del uso de variadores de frecuencia, ya que se obtienen todos los beneficios que se han mencionado con anterioridad, además de las siguientes ventajas:
- El variador es totalmente libre de mantenimiento.
- Viene completamente pre-programado
- Presenta un mayor rango de variación de capacidad que va desde los 25 hasta los 87Hz, con lo cual se puede incrementar hasta en un 40% la capacidad frigorífica de un compresor.
- Ofrece una interface de comunicación sencilla a través de una computadora
- Cuenta con registro de alarmas
- Reducción de armónicas con filtros de entrada y salida
Para poder controlar la modulación variable de descargadores, los variadores de frecuencia, y el Varispeed se necesita lo siguiente:
- Un transductor de presión de succión.
- Un controlador que pueda recibir la señal del transductor y convertirla en una señal de 0 a 10V o de 4 a 20 ma para enviarla al PLC.
- Un diseño de tuberías que pueda soportar carga parcial, para evitar problemas de retorno de aceite.
Conclusión
Los compresores Varispeed son muy efectivos a la hora de eliminar paros innecesarios del compresor. Esto permite que se genere un ahorro de energía evitando los picos en el arranque, menor desgaste al compresor, reduce el riesgo de arranques inundados y una característica especial es que es libre de mantenimiento ya que no necesita ventiladores adicionales.
