1. Selección de un compresor
La manera más rápida de caracterizar un compresor es mediante las tablas y curvas de características de funcionamiento que aportan los fabricantes y que proporcionan la capacidad frigorífica frigorífica y potencia para una variedad variedad de temperaturas de evaporación y condensación. No obstante, hay que tener en cuenta que investigaciones realizadas, muestran cómo la capacidad frigorífica dada por el catálogo de algunos fabricantes es superior a la real. La evidencia fue demostrada a través de los conceptos existentes entre el recalentamiento útil y recalentamiento total, de la información de los catálogos y del cálculo y la experimentación El recalentamiento total está formado por el producido en la línea de aspiración y en el evaporador (denominado recalentamiento útil), siendo este último el único que contribuye a aumentar la capacidad frigorífica útil (figura 1).
Fig. 1: Recalentamiento útil y recalentamiento en la línea de aspiración
La información proporcionada en los catálogos de los fabricantes está realizada bajo determinadas condiciones normalizadas por ASHRAE y CECOMAF.
ASHRAE ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ha venido estableciendo desde el año 1953 las condiciones de ensayo para la evaluación de compresores que se han mantenido hasta nuestros días y es utilizada por la mayoría de los fabricantes de compresores. CECOMAF CECOMAF (Air- Conditioning and Refrigeration Equipment Manufactures), es el organismo Europeo que establece las condiciones de ensayo para la evaluación de equipos como los compresores. compresores.
La diferencia entre ambas condiciones de ensayo es, que en el caso CECOMAF no hay subenfriamiento de líquido. En la figura 2 se muestra el ciclo de refrigeración simple con ambas condiciones.
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Fig. 2: Ciclo de refrigeración simple con y sin subenfriamiento
Si consideramos los cuatro parámetros fundamentales que intervienen en el proceso termodinámico de compresión como son: flujo másico, capacidad frigorífica, potencia eléctrica y eficiencia energética, tendremos que tener en cuenta que al aumentar la temperatura ambiente por encima de los valores de referencia de las condiciones estándares de evaluación ASHRAE y CECOMAF, dichos parámetros cambian y por tanto, a la hora de seleccionar un compresor, los valores proporcionados por los fabricantes fabricantes debemos de interpretarlos interpretarlos en su justa medida. medida. Debido a que la capacidad refrigerante y las necesidades de potencia de un compresor varían con las condiciones del vapor refrigerante a la entrada y a la salida del compresor, los catálogos suministrados por el fabricante de estos equipos indican las capacidades refrigerantes y las necesidades de potencia para distintas temperaturas de evaporación y condensación. En la figura 3 se muestra un extracto de los datos para un compresor hermético de pistón de la firma Danfoss. La elección que hemos tomado, trabajando con el refrigerante R134a, para las condiciones de trabajo de temperatura de evaporación 0ºC y de condensación de 45 ºC, ha correspondido al compresor modelo MTZ28 cuya capacidad de refrigeración es de 3410 vatios que cubre perfectamente con los requerimiento del sistema para la elección del condensador y evaporador que hemos seleccionado de antemano.
Fig. 3: Selección compresores compresores Negros de la firma Danfoss
En la figura 4 hemos mostrado la selección de un compresor Scroll de Danfoss Danfoss para una temperatura de evaporación de 5ºC y condensación 40 ºC, trabajando con el refrigerante R22 y proporcionando una capacidad frigorífica de 24,8 Kw. El modelo que se cumple con estos requisitos es el SM 100. De la misma forma, pero ahora para un compresor de tornillo, en la figura 5 se muestra un extracto de los datos que figuran en el catalogo de Pecomark y cuyo fabricante Frascold tiene un compresor cuyo modelo C-TSH8-60186 Y ha sido elegido ya que proporciona una potencia frigorífica de 157,8 Kw para una temperatura de evaporación de 0 ºC y de condensación de 45 ºC con el refrigerante R-407C.
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Fig. 4: Selección compresores Scroll de la firma Danfoss
Fig. 5: Selección compresores tornillo semihermético de la firma Frascold
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Los fabricantes también disponen de aplicaciones informáticas para una selección cómoda y rápida del compresor que mejor se adapte a las condiciones de la instalación frigorífica. Como ejemplo, tenemos el fabricante Danfoss, que en su página Web, en la sección de refrigeración y aire acondicionado, dispone de programas de selección y calculo. Entre ellos, disponemos de RS+3, un programa de Selección de Compresores y Unidades Condensadoras Condensadoras y Foresee, un programa programa de selección selección y cálculo de Compresores Scroll Performer Performer y Compresores alternativos Maneurop. Cuando instalamos en nuestro PC el programa RS+3, actualizará su base de datos desde Internet de forma automática y cuando introduzcamos los datos para la elección del compresor adecuado, los modelos que nos facilitan estarán actualizados. Cuando ejecutamos RS3+, lo primero es seleccionar que tipos de compresores queremos queremos que nos muestre en la l a elección.
Fig. 6: Elección del tipo de compresor (RS3+, Danfoss)
Seguidamente pulsamos en el botón siguiente y pasamos a introducir los datos de nuestro proyecto, como potencia frigorífica, temperaturas de evaporación y condensación, recalentamiento del evaporador y recalentamiento total, subenfriamiento,… Pinchamos en buscar y el programa nos proporciona una lista de los compresores que podríamos elegir, dándonos el porcentaje de la potencia que nos proporcionan con relación a la del proyecto (ver figura 7). Una vez que hemos elegido un compresor, pulsamos en el botón siguiente y nos parece otra pantalla (figura 8) en la que entre otras características nos facilita:
Datos generales del compresor: compresor : tipos, código, modelo, marca, tensión, velocidad, d esplazamiento, aceite,…. Curvas y tablas: tablas: consumo, capacidad, COP, flujo másico,… Limite de uso: uso: nos muestra la zona de uso del compresor para las temperaturas de condensación y evaporación. Datos eléctricos: eléctricos: donde figura el esquema y los datos eléctricos como resistencia de los bobinados, corrientes de arranque y marcha,…
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Fig. 7 : Introducción de los datos del proyecto y elección del compresor (RS3+ de Danfoss)
Fig. 8: Características del compresor elegido (RS3+ de Danfoss)
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Otro fabricante de compresores es Bitzer, el cual también dispone de una aplicación informática para la elección de sus productos. Vamos a ver ver un ejemplo que nos ilustre el el procedimiento.
EJEMPLO 1: Se desea elegir un compresor de la marca Bitzer semihermético de tornillo que va a trabajar bajo las condiciones: To = –23 ºC, Tk = 40 ºC, desplazamiento 174 m 3/h, Capacidad frigorífica 60 kw, Recalentamiento útil 5 K y total 10K, Subenfriamiento de 5 K y Refrigerante R404A
SOLUCION:
Vamos a utilizar el software proporcionado por Bitzer y elegimos primeramente el producto, en este caso compresor de tornillo semihermético (fig a).
Fig. a: Selección del producto que vamos a elegir del catalogo (Bitzer)
Rellenamos los datos que nos solicita el programa y pulsamos en calcular, reflejando los datos que se muestran en la figura b. En el cuadro podemos ver que facilitan dos compresores, uno por debajo de nuestras condiciones (potencia frigorífica 57,3 kw) y otro por encima (70,6 kw). kw).
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Fig. b: Datos proporcionados de dos compresores como alternativa a nuestra aplicación
Vamos a estudiar en que condiciones trabajaría el compresor HSN7451-60-40P, para ello seleccionamos la opción “modelo de compresor” y seleccionamos este modelo. Pulsamos en calcular y nos aparecen los datos mostrados en la figura c.
Fig. c: Datos de la elección del compresor modelo HSN-7451-60-40P
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En este caso nos aparece un menú en la parte superior que nos permite estudiar todas las características de funcionamiento, como son entro otros: Limits: Punto de funcionamiento para ver donde se encuentran los limites de funcionamiento (ver figura d). T. Data: Nos proporciona los datos característicos, desplazamiento, datos eléctricos,… Tables: Nos permite introducir la temperaturas de evaporación y condensación distintas a las del catalogo. En nuestro caso introducimos To = - 23ºC. Proporcionándonos los valores de potencia frigorífica que dicho compresor nos daría en nuestra aplicación, esto esto es, 70,5 kw. Todos estos valores se pueden exportan a un documento pdf, a texto o ser impreso.
Fig. d: Punto de funcionamiento del compresor HSN elegido
Fig. e: Datos característicos del compresor elegido.
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Fig. f: Datos característicos para nuestras condiciones de trabajo To = - 23 ºC y Tk = 40 ºC
Finalmente, vemos que nuestra elección del compresor es correcta y se adapta a nuestra aplicación. Sin embargo, existe la posibilidad de utilizar el modo de operación conocido como “economizador”. Este modo de operación es un método económico y eficaz de aumentar la capacidad que se enfría y el COP. Esto no sólo es válido para sistemas con altas relaciones de compresión, sino además para aplicaciones a bajas temperaturas, aire acondicionado y aplicaciones de media temperatura con altas temperaturas de condensación. Así pues, utilizando este modo de operación podríamos utilizar un modelo de compresor de menores prestaciones como es el HSN-6451-40-40P. HSN-6451-40-40P.
Fig. f: Datos característicos de compresor seleccionado con el modo de operación Economizador
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