CÓMO CONTROLAR LA VELOCIDAD DEL COMPRESOR DE REFRIGERACIÓN UTILIZANDO VARIADORES DE FRECUENCIA VARIABLE

Realizar una simple acción de reducir la velocidad de un motor que impulsa un ventilador o un extractor da como resultado un importante potencial de ahorro de energía. Por Robert Gray*

Schneider

La incorporación de mecanismos de retroalimentación tales como sensores de presión estáticos para mantener la estática adecuada del conducto en la distribución de aire VAV, ha demostrado ser una aplicación simple que ofrece un ahorro de energía óptimo sin sacrificar la comodidad en los espacios del edificio.

Debido a la necesidad de profundizar en el control de los equipos HVAC/R para lograr ahorros de energía adicionales, la tecnología VFD se ha trasladado a aplicaciones más complejas. Para variar de forma segura la velocidad de un compresor de refrigeración, se requiere mucha más información en el controlador antes de realizar esta acción. Es muy importante que el controlador esté equipado con los algoritmos de control adecuados dentro del software para controlar de forma segura al compresor.

La aplicación de un VFD para el control del compresor en un sistema de refrigeración debe proporcionar lo siguiente:

  • Reducción del uso de la energía y los costos de operación.
  • Extensión de la vida útil del equipo.
  • Menor variación de la temperatura del punto de ajuste de enfriamiento.

Refrigeración

La percepción dentro de la industria de HVAC/R es que los VFD han tenido un historial de altas y bajas en relación a controlar la velocidad del compresor. Muchos contratistas de instalaciones mecánicas han aprendido por las malas que puede que no sea una instalación “simple”. Donde existan unidades de condensación remotas y, si sus líneas de refrigerante no están instaladas adecuadamente para permitir un retorno de aceite adecuado al compresor, corre el riesgo de una falla prematura del mismo, en forma inmediata. Esto aplica incluso para un compresor de velocidad constante. En términos de este artículo, asumiremos que se ha realizado una instalación mecánica adecuada del sistema de aire acondicionado.

Reducir la velocidad del compresor debería prolongar su vida útil y no provocar una falla prematura. Sin algoritmos avanzados dentro del software del controlador, podría (y probablemente lo hará) hacer que el compresor falle prematuramente, y allí se reduzcan sus ahorros de energía.

No es tan simple controlar la velocidad de un compresor en comparación con el control de un producto del lado del aire, como un ventilador de suministro. Hay mucho más en juego. El VFD simplemente hace lo que el controlador (PLC) le indica que haga. Para que el controlador tome una decisión inteligente sobre la velocidad a la que debe funcionar el compresor, el controlador debe tener acceso a información esencial y puntos de monitoreo.

La información común que debe tener el controlador incluye:

  • Condiciones requeridas previas al inicio.
  • Control de la válvula de inyección de aceite.
  • Calefacción del cárter.
  • Ciclo de engrase.
  • Seguridad del sistema.
  • Control de la válvula de expansión.
  • Temperatura del aire exterior.
  • Presiones del sistema (lados alto y bajo).

Además de considerar un mejor rendimiento de los sistemas de refrigeración mediante la aplicación de un VFD para el control del compresor, los problemas operativos también deben ser considerados.

compresor

Los mismo incluyen:

  • Mantenimiento de una lubricación adecuada para el compresor.
  • Tipo de compresor (desplazamiento, tornillo, etc.).
  • Tipo de refrigerante.
  • Variación en la carga del compresor.
  • Lubricación para los compresores.

Es de sentido común que, si no se lubrica el compresor en forma adecuada, fallará prematuramente. Si no se monitorean los puntos esenciales del circuito de refrigeración, se producirá una falla del compresor. Independientemente del tipo de compresor y en la mayoría de los casos, se necesita una cantidad específica de presión diferencial entre el lado de succión y el lado de descarga del circuito de refrigerante para “tirar” efectivamente el aceite de vuelta al compresor.

Reducir la velocidad del compresor sin mantener esta presión diferencial podría causar daños graves al mismo, lo que provocaría una falla prematura. Los compresores podrían arrancar y funcionar con muy poca lubricación o lubricación excesiva, pero ambos dañarán el mismo con el tiempo.

Tipo de compresor

Los compresores recíprocos y de desplazamiento son adecuados para usar con un VFD. Consideremos el compresor de desplazamiento como un ejemplo. Aunque en la actualidad se considera que la tecnología es bastante antigua, los fabricantes de compresores realizan periódicamente pequeños cambios en su diseño para adaptarse a las grandes demandas del mercado de mayor eficiencia y el uso de diversos tipos de refrigerantes.

Los OEM de compresores cambian continuamente sus parámetros operativos para adaptarse a estos cambios. El incumplimiento de estas pautas recomendadas podría ocasionar fallas prematuras y la pérdida de la garantía del fabricante. Dentro del software del controlador del sistema, se debe usar la curva de eficiencia del compresor para operarlo de manera óptima, por lo que las mejoras periódicas del software son una necesidad en muchos casos.

Tipo de refrigerante

Hay muchos refrigerantes populares utilizados en los sistemas actuales. El PLC utilizado para proporcionar la señal al VFD, debe conocer las características físicas del refrigerante específico que se utiliza. El controlador debe conocer y comprender la relación entre las presiones de aire templado y de refrigerante del aire exterior.

Variador de frecuencia variable

Variaciones de carga de enfriamiento

La velocidad variable para los compresores se utiliza de manera más efectiva cuando tiene condiciones de carga razonablemente consistentes. Si en un minuto el compresor está avanzando y luego, el siguiente, está luchando para cumplir con el punto de ajuste de la temperatura seteada para un espacio, es probable que no sea una aplicación ideal para un VFD. Cuando el compresor ve variaciones menos dramáticas en la temperatura del espacio durante un período de tiempo más prolongado, el VFD se puede utilizar de manera más efectiva y lograr un ahorro de energía mucho mejor.

Hoy en día, debido a los crecientes costos de la energía y la legislación ambiental, se ha vuelto cada vez más difícil para el fabricante de equipos (OEM) de HVAC y de refrigeración asegurar el cumplimiento de la legislación actual y la nueva, al tiempo que no aumenten los costos de fabricación de su equipo.

Esto es cierto tanto para los fabricantes más grandes como para los más pequeños. A menudo, la falta de recursos internos de ingeniería y comercialización prohíbe al OEM realizar los cambios necesarios en su equipo fabricado que proporcionaría una diferenciación en el mercado y reduciría los costos de fabricación. Esta es la razón por la que es más útil para el OEM asociarse con una compañía experta especializada en control HVAC/R y así proporcionar un control flexible e innovador en el futuro para sus máquinas.

En pocas palabras, si desea aplicar soluciones de velocidad variable sobre el compresor a su equipo de refrigeración o aire acondicionado, investigue y busque ayuda de una empresa/socio que comprenda los requisitos operativos y haya establecido un historial de éxitos.

Robert Gray

*Robert Gray es gerente del segmento HVAC/R OEM de la Unidad de Negocios Industria de Schneider Electric. Con más de 25 años de experiencia en la industria HVAC/R, su expertise abarca desde controles automatizados comerciales e industriales hasta grandes sistemas mecánicos HVAC/R. Tiene una licenciatura en Ingeniería Mecánica y en Marketing.

Más información: www.schneider-electric.com

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