Tipos de Chiller

¿Cómo comprar el Mejor Tipo Chillers evaluando el Integrated Part-Load Value (IPLV.IP)?

Con la certeza que los chillers candidatos logran satisfacer la máxima carga y es capaz de regularse a las cargas parciales que mas se presentan en la instalación se procede a evaluar el Integrated Part-Load Value (IPLV.IP).  

Entre más bajo sea el (IPLV.IP) menos consumo de energía tendrá el chiller siempre y cuando pueda regularse a la carga térmica que necesitamos en la instalación.  Este parametro es importante porque nos da una idea de la eficiencia de la instalación cuando se encuentra a diferentes valores de carga térmica.

El fabricante del chiller hace los cálculos de eficiencia a carga parcial en el evaporador y condensador tomando para este ultimo diferentes valores de temperatura de condensación.  Por ejemplo si la carga parcial del evaporador es del 25% la temperatura de condensación debe ser de 74°F si es enfriado por aire (ver gráfico de arriba)

Tipo de chiller: Cálculo del Consumo Eléctrico según las condiciones Ambientales y Carga de la instalación:

Con el siguiente programa podemos hacer una evaluación teórica del consumo del chiller tomando en cuenta los valores de eficiencia teóricos según la demanda de la instalación y la temperatura ambiente real del sistema.

Tipos de chillers según el compresor?

• Chillers con compresor de Pistón

• Chillers con compresor Scroll

• Chillers con compresor de Tornillo.

• Chillers con compresor Centrifugo.

Chillers tipo pistón enfriados por agua o aire:

Usados actualmente para necesidades de menos carga térmica.

• El chiller tipo pistón nuevo generalmente es de baja capacidad.
• El chiller tipo pistón generalmente se presenta en instalaciones mas antiguas.
• El chiller tipo pistón puede ser usado para generar temperaturas más bajas con relativa confiabilidad.
• El chiller de pistón es menos eficiente que otros chillers sobre todo para generación de aire acondicionado.
• El compresor del chiller de pistón puede ser reparado con relativa facilidad.
• Existen chiller con compresor de pistón que pueden usar variador de frecuencia o sistema de descargadores para controlar la capacidad de enfriamiento.
• Es más frecuente ver chillers tipo pistón de marcas menor conocidas sobre todo de origen chino.
• El chiller tipo de pistón es una máquina muy sencilla.
• El chiller tipo pistón usualmente usa válvula de expansión de bulbo .
• Los chillers tipo pistón instalados suelen trabajar con gas refrigerante r22.

Chillers tipo scroll enfriados por agua o aire:

• El chillers tipo scroll es usado en aplicaciones de bajá carga térmica y media. 
• El compresor scroll individualmente tiene menos capacidad que otros compresores.

• El chiller tipo scroll puede tener desde un compresor scroll hasta más de diez.
• El chiller tipo scroll puede llegar a tener desde un sistema de control sencillo, hasta un sistema de control moderno y preciso.
• El chiller con compresor scroll puede trabajar con válvula de bulbo o válvula termostática del tipo electrónico.
• El chiller con compresor scroll puede variar su capacidad de forma precisa con compresor del tipo inverter y de manera aproximada controlando el numero de compresores encendidos, o con ambos sistemas de control.
• El chiller tipo scroll usualmente trabaja con refrigerante R-410A.
• El chiller tipo scroll enfriado por aire es el chiller de baja capacidad mas vendido.

Chillers tipo tornillo enfriados por agua o aire:

• El chiller tipo tornillo enfriado por agua es el chiller de mayor facturación del mundo.
• Usado en aplicaciones de capacidad media y media-alta.
• El chiller tipo tornillo de baja capacidad tiene un solo compresor de tornillo, y el de alta potencia usualmente dos compresores.

• El chiller tipo tornillo, puede regular de forma precisa su capacidad de enfriamiento, mediante sistema de variación de frecuencia, y sistema de corredera.
• El chiller tipo tornillo puede ser muy eficiente, porque puede realizar una compresión con enfriamiento, y baja fricción.
• Es muy comun el uso de chiller de tornillo con refrigerante r134a, aunque para nada es una constante.

Chiller tipo centrífugo enfriados por agua o aire:

• Usado en aplicaciones de mayor capacidad. 
• Actualmente gracias a la serie de compresores centrífugos de danfoss muchos fabricantes están produciendo chillers del tipo centrífugo de capacidad media.

• Los chillers tipo centrífugo de mayor eficiencia trababajan con variador de frecuencia, sistema de control en la succión de refrigerante, y cojinetes con levitación magnetica.
• Los chiller tipo centrífugos más famosos son los producidos por la empresa york.

¿Que clasificación reciben los chillers por el enfriamiento de su condensador?

• Chiller con condensador enfriado por aire 

• Chiller con condensador enfriado por agua 

Chiller con condensador enfriado por aire:

Son aquellos que usan el aire como fluido para acelerar el intercambio de calor del condensador con el medio ambiente para ello se usan potentes ventiladores mayormente del tipo axial, de esta manera se logra la condensación del refrigerante en el ciclo. 

 Chiller con condensador enfriado por agua 

Son aquellos que usan el agua como fluido para acelerar el intercambio de calor del condensador con el medio ambiente, para ello se usa un sistema de bombeo que lleva el agua al condensador y después a una torre de enfriamiento para retornar el agua a sus condiciones originales, de esta manera se logra la condensación del refrigerante en el ciclo. 

Roda la información sobre estas másquinas en chiller enfriado por agua

¿Cómo podemos clasificar los tipos de chillers por el funcionamiento del ciclo?

Tipo de Chiller Ciclo de Compresión de Vapor.

Con Ciclo de Refrigeración Tradicional, con evaporador, compresor, condensador, y válvula de expansión más accesorios.

Tipo de Chiller por Absorción  sin Compresor:

¿Cómo podemos clasificar los tipos de chillers por aplicación?

Podemos decir que la aplicación no define el tipo de chiller no es una característica de la máquina sino una particularidad de la función que va a desarrollar.

Es decir no existen chiller para una aplicación u otra especifica, sin embargo caracterizar la aplicación nos puede ayudar a conocer mas de una instalación.

• Chiller para enfriamiento de procesos o maquinas. 

• Chiller para aire acondicionado 

Chiller para enfriamiento de procesos o maquinas. 

Estos chillers son utilizados para generar  el agua helada requerida por la aplicación puede inclusive lograrse valores muy bajos con la ayuda del glicol como anticongelante. 

Chiller para aire acondicionado:

Analicemos los siguientes aspectos:

• Un chiller para aire acondicionado utiliza una cantidad más baja de refrigerante porque la medida depende exclusivamente del tamaño circuito de refrigeración propiamente dicho (tamaño de evaporador, condensador, tuberías de conexión entre el circuito de refrigeración). 
• Es el agua fría (refrigerante secundario) generada en el evaporador quien se traslada a la aplicación que se quiere climatizar, así evitamos tuberías no necesarias con refrigerante primario, sin importar las características dimensionales de la instalación que se desea climatizar.
• El agua fría circula a través de toda la instalación, la cual puede ser transportada por tubería de PVC o acero inoxidable.  Es mucho más practico trasladar agua teniendo en cuenta que también se podría transportar aire frio.  Es decir producir aire frio  y llevarlo a una aplicación lejana requiere un sistema de ducterias más costoso, probablemente más ruidoso, menos eficiente y con requerimientos de espacio mayor.

Estos chillers son usados para generar agua mayormente a una temperatura de cerca de 7 °C para ser suministrados a intercambiadores de calor para enfriar el aire. 

A continuación presentamos un esquema básico de una distribución de agua helada de un chiller usado para aire acondicionado

¿Cuál chiller Comprar según su Mejor eficiencia? 

Cuando la información que tenemos del chiller no es directamente el  Integrated Part-Load Value (IPLV.IP) entonces el fabricante suministra el EER COP o un parámetro de eficiencia en las unidades Kw/ton Estos dos parámetros en la actualidad no son tan útiles porque evalúan la capacidad a carga total y no siempre la máquina enfriadora trabaja al 100%

¿Qué tipo de control podemos encontrar en los diferentes tipos de chillers del mercado? 

Control Electrónica total del chiller:

Estos equipos de última generación mayormente se caracterizan por un moderno display y por una novedosa red local que interactúa con la válvula de expansión electrónica.  Manejar la secuencia de encendido necesario de varios compresores para ir alcanzando las cargas térmicas hasta lograr la carga térmica requerida.  

Funciones principales: 

• Control de la temperatura del agua que entra y sale al evaporador (aire de retorno). 
• Manejo inteligente del descongelamiento. 
• Control de la velocidad del motor. 
• Completo manejo de las alarmas. 
• Conexión a terminales remotos. 
• Control de Compresores. 
• Control de numero Ventiladores del condensador. 
• Control de Válvula inversora del ciclo. 
• Control de Bomba de agua ó Ventilador de alimentación (aire-aire). 
• Control Calefactores anti-freeze. 
• Dispositivos de alarma. 
• Control de Válvula de expansión electrónica. 

¿Como podemos clasificar los tipos de chillers por el refrigerante usado?

• Chillers tipo Absorción con Bromuro de Litio.

• Chillers tipo Absorción con Amoniaco.

• Chiller con Refrigerante HFC 

• Chiller con Refrigerantes Naturales 

Tipo de Chiller con Amoniaco R-717:

La Mayoría de estos equipos están diseñados bajo altos niveles de eficiencia y respeto medio ambiente.

características del chiller con amoniaco:

1. Presentan alta eficiencia energética gracias a la combinación de compresores y variador de velocidad.
2. Posibilidad de Recuperación de calor total o parcial aumentando así la eficiencia energética del equipo y de la instalación.
3. Respeto al medio ambiente.
4. Altas capacidades con bajas cargas de refrigerante 1 libra por tonelada refrigeración.
5. Facilidad de montaje porque la mayoría de estos equipos son compactos, y son montados por los mismos fabricantes de la máquina.
6. Bajos costos de instalación.
7. Fácil acceso a todos sus componentes asegurando su mantenimiento.
8. Fiabilidad de los componentes seleccionados.
9. Condensación por agua, aire o evaporativo.
10. Expansión directa e inundada con separador externo o interno.
11. El 90% de los chillers producidos para el norte de Europa usan R-717
12. Instalados en los sitios adecuados son sistemas muy seguros.
13. La sala de máquinas específica para su instalación, deberá estar equipada con un sistema de ventilación mecánica de uso exclusivo para dicha sala.
14. En la práctica los detectores de fugas de amoniaco ubicado en salas de máquinas, se ajustan a valores muy inferiores a los límites establecidos de manera que se trabaja con mayor nivel de seguridad.
15. El cobre y las aleaciones con un alto porcentaje de este, no se deben utilizarse para elementos que contengan amoniaco.
16. El olor característico del amoniaco se siente en concentraciones de 5 a 10 ppm, muy bajas comparadas a los valores realmente peligrosos por encima de 1000 ppm.
17. Las explosiones pueden ocurrir en mezclas inflamables en espacios cerrados, aunque su ignición es más dificultosa que con vapor de combustible, y requiere una temperatura de ignición de superior a 630°C
18. El calor generado por la combustión no puede para mantener la llama. Por ello se extinguirá si la fuente de calor es retirada.
19. La ignición y la explosión jamás ocurrirá en espacios abiertos porque el amoniaco se eleva en el aire y se diluye en la atmósfera.
20. El amoniaco es más barato con respecto a otros refrigerantes sintéticos.
21. Entre más grande sea la carga térmica del chiller, es mucho más apreciable la ventaja del uso de amoniaco como refrigerante.
22. En chiller con evaporador inundado el sobrecalentamiento es cero, aumentando la eficiencia del equipo.

Tipo de Chiller con CO2 R744:

CARACTERÍSTICAS DEL CHILLER CON co2:

CARACTERISTICAS DEL CHILLER CON CO2:

1. El refrigerante CO2 ofrece mayor capacidad de refrigeración, que la mayoría de refrigerantes sintéticos.
2. Un chiller con CO2 necesita menos gramos de refrigerante, para enfriar la misma cantidad de agua.
3. El CO2 tiene bajas caídas de presión, en tuberías e intercambiadores de calor favoreciendo el C O P.
4. El Chiller con CO2 tiene alta transferencia de calor, en evaporadores y condensadores debido a la Alta presión y densidad el refrigerante.
5. A pesar que un chiller con CO2 manejan presiones muy altas, las relaciones de compresión son más bajas, mejorando la eficiencia de la compresión.
6. El CO2 no es corrosivo con la mayoría de los materiales.
7. Un Chiller de CO2 con aceite, presenta buena miscibilidad con el lubricante.
8. Los lubricantes tipo poliolester pueden seguir utilizándose como con los HFC.
9. Baja toxicidad y no inflamable.
10. Una Carga de refrigerante de un chiller con CO2 es barata.
11. La Molécula CO2 es estable, que conduce a un bajo potencial de descomposición dentro del sistema de refrigeración.
12. Son equipos modernos, totalmente automatizados.
13. La Inversión en un chiller con CO2 elimina riesgo de enfrentar el medio ambiente y restricciones de seguridad en el futuro.
14. Los ahorros financieros son sustanciales y generados a lo largo de la vida útil del equipo.
15. Reducción significativa en gases de efecto invernadero.
16. Control de temperatura preciso.
17. Son sistemas de alta confiabilidad.
18. Costo de mantenimiento muy bajo.
19. Eliminación casi total de riesgo de ignición y toxicología, que pueden ocurrir con otros refrigerantes.
20. Los valores de temperatura y presión facilitan el intercambio de calor, y la posibilidad de reutilizar la energía disipada en otro proceso.
21. Actualmente muchos de estos equipos se fabrican para funcionar sin aceite para maximizar la eficiencia
22. Estos equipos tienen menos volumen, ocupando menor espacio en sala de máquinas.
23. Presentan mínimos niveles de ruido
24. Como son equipos modernos, es habitual el uso de compresores scroll de capacidad fija, o con variador inverter muy eficientes.
25. Las válvulas de expansión electrónicas ayudan a estos equipos a cumplir los requisitos energéticos más recientes.
26. Las válvulas de descarga intermedia, integradas en compresores scroll en muchos de estos equipos, y los ventiladores de velocidad variable mejoran la eficiencia, a valores de carga parcial.
27. El espesor de la pared de tubos e intercambiadores es necesario aumentarlo para manejar las presiones más altas.
28. El CO2 está clasificado como refrigerante A1 según el Estándar 34 de ASHRAE, lo que significa que no es tóxico ni inflamable.
29. Una fuga grande en espacio confinado puede desplazar el oxígeno para respirar.
30. En presencia de presión atmosférica, el CO2 puede cambiar a fase sólida, puede ocurrir al abrir por ejemplo una válvula de escape por sobrepresión, la salida de R744 puede quedar bloqueada por sí mismo.

Tipo de Chiller con Propano R290

Características del Chiller con Propano R290

1. El propano, se ha utilizado con éxito en la refrigeración industrial durante muchos años, aunque su uso en chiller, para acondicionamiento de ambientes es una aplicación de mayor auge reciente.
2. El propano es una sustancia natural, y se produce como un subproducto de la producción de gas natural y la refinación de petróleo.
3. Las características de rendimiento del propano son similares al R22, que fue eliminado debido a su alto potencial de agotamiento del ozono.
4. El propano tiene una buena compatibilidad con los materiales, comúnmente utilizados en la construcción de equipos de refrigeración y aire acondicionado.
5. El propano está disponible comercialmente y es relativamente económico.
6. El propano Se puede almacenar y transportar en cilindros de acero, de la misma manera que otros refrigerantes comunes.
7. En comparación con los hidroclorofluorocarbónos (HCFC) y los hidrofluorocarbonos (HFC), el propano tendrá una menor caída de presión en tuberías e intercambiadores del sistema, favoreciendo la eficiencia del chiller.
8. El propano tiene un excelente rendimiento de transferencia de calor. Dado que sus propiedades termodinámicas se adaptan bien, a las temperaturas que generalmente se encuentran en los chiller.
9. La carga de refrigeración para propano en un Chiller puede ser 40-60% menor que otros refrigerantes.
10. El propano no es tóxico y tiene un potencial de agotamiento del ozono (ODP) de 0, y un potencial de calentamiento global (GWP) de 3.
11. El propano es más denso que el aire, al ocurrir una fuga, desplazará el aire y caerá al punto más bajo.
12. Por su peso el propano puede acumularse en áreas cerradas, donde existe el riesgo de explosión. Este riesgo se presenta si el propano fugado entra en contacto con una llama, chispa u otra fuente de ignición.
13. El propano que se suministra para uso general para calentadores, no es adecuado para su uso en sistemas de refrigeración.
    Solo se debe usar propano producido específicamente para su uso en sistemas de refrigeración, con una pureza de no menos del 98.5% y un contenido de humedad inferior a 10 ppm (en peso).
14. La mayoría de los componentes principales, incluidos condensadores, evaporadores, filtros secadores, válvulas de seguridad, válvulas de cierre, Válvulas solenoides, interruptores de presión, y termistores: no son diferentes de los instalados a un chiller con refrigerante HFC o HCFC.
15. Los chillers se diseñan para minimizar tanto la fuga de propano como la cantidad de carga de este refrigerante.
16. Debe instalarse un sistema de detección y control de fugas, que cuando se activa, llevará la carga de propano a un receptor de líquido y luego cortará el suministro eléctrico al enfriador.
17. Los componentes eléctricos deben ser inherentemente seguros, y el riesgo de acumulación de electricidad estática, limitado por el fabricante mediante la instalación de enlaces a tierra adecuados.
18. Al detectar una presión anormalmente alta, el gas debe liberarse en el lado de baja presión del sistema de refrigeración, en lugar de liberarse a la atmósfera.
19. Si la presión continúa aumentando, entonces el gas se libera a través de una válvula de alivio de presión; cada circuito de refrigeración del chiller debe estar equipado con una válvula de alivio, correctamente seleccionada para liberar el exceso de presión.
20. La válvula debe montarse lo más cerca posible y por encima de los receptores de líquido de alta presión.
21. En el caso de chiller con condensadores enfriados por aire, las válvulas deben instalarse en el punto más alto de cada circuito del banco de condensadores, y deben ser fácilmente accesibles y claramente visibles desde una distancia segura, alertando así a los operadores de la posible liberación de un gas inflamable.
22. Siempre que sea posible, el puerto de descarga en la válvula debe dirigirse a un lugar seguro, lejos de cualquier fuente de ignición, preferiblemente en dirección ascendente, para evitar la acumulación de propano a bajo nivel.
23. En un chiller con propano, las revisiones periódicas de fugas son particularmente importantes.
24. Como regla general, cuatro inspecciones trimestrales cada año, se consideran suficientes, y debe llevarse a cabo el mantenimiento de registros de acuerdo con las regulaciones.
25. Loc chillers con Propano tienen diseños, dimensiones, peso y eficiencia similares al equipo con R22.
26. Una chiller con propano es aproximadamente un 30% más costoso, que un enfriador de compresor de tornillo básico que funciona con R134 a.
27. El proceso de instalación y puesta en marcha es muy similar al de cualquier otra instalación de chillers, aunque es particularmente importante que se realice, una evaluación de riesgos adecuada en la posición prevista de los enfriadores.
28. Los Chiller con propano han demostrado ser muy confiables, posiblemente porque las características de funcionamiento son muy similares al refrigerante R22 que alguna vez se usó comúnmente.
29. Es probable que el servicio y el mantenimiento sean un poco más caros, en comparación con un enfriador de compresor de tornillo estándar.
30. Con el tiempo, es probable que los costos de mantenimiento se reduzca, a medida que un mayor número de técnicos de servicio, adquiere experiencia y cualificación en el manejo de enfriadores de propano.
31. Los termistores de bobinado del motor se deben alojar y cablear por separado de otros componentes eléctricos.
32. El compresor estará claramente etiquetado “Atención Peligro de incendio”
33. Los componentes eléctricos instalados directamente en el compresor, como la caja de conexión de terminales, el condensador de arranque o el calentador de la caja del cigüeñal, deben fabricarse al según el estándar adecudo .
34. No se establece un límite obligatorio, sobre la cantidad de refrigerante de propano que se puede utilizar en un chiller al aire libre. Sin embargo, algunos fabricantes han adoptado 25 kg, como límite superior para la cantidad de propano por circuito.
35. Los actuales reglamentos ambientales para reducir las emisiones de efecto invernadero, hacen que el chiller con propano se convierta en una ruta práctica tanto para la eficiencia operativa (para reducir el consumo eléctrico) como para reducir las emisiones directas (por fugas o descarga de refrigerante).
36. Altamente eficiente incluso en los sistemas grandes.
37. El Propano no es corrosivo.
38. Frecuentemente Condensador con tubos de cobre y aletas de aluminio

Clasificación de los tipos de Chiller

Es importante que la clasificación mostrada en esta página permite hacer diferencias entre máquinas, sin embargo, las características aquí mencionadas pueden ser combinadas, es decir podemos tener un chiller con las siguientes características:

En una planta industrial se tiene un Chiller con Compresor Centrífugo, de alta eficiencia, usa Refrigerante HFC, totalmente automatizado, con condensador enfriado por agua, con ciclo a compresión.

Es decir, reunir todas las características juntas nos pueden dar una ídea del tipo de chiller que se esta estudiando y de la función que esta desempeñando la máquina.

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