Carta Editorial Eficiencia en el corazón del sistema Para el sector HVACR, el 5 de marzo no es una fecha más en el calendario, ya que durante esta jornada se conmemora el Día Mundial de la Eficiencia Energética. Su conmemoración, apuntamos en el ¿Sabías que? de este número, representa una oportunidad única para fomentar la reflexión crítica acerca del uso de la energía y motivar acciones para aprovechar los recursos de manera más sustentable. Aunque difícil de definir, no cabe duda que la eficiencia se ha convertido en uno de los conceptos más socorridos que está marcando el devenir de esta industria. Procedente del latín efficientia, refiere a la capacidad de un sistema, dispositivo o persona para administrar los recursos disponibles de forma racional, a fin de lograr un resultado determinado en el menor tiempo posible y con un gasto mínimo de energía. El acento recae aquí en la palabra “racional”, es decir, en la capacidad intelectiva del hombre para evaluar el costo-beneficio de sus acciones, así como la de los diferentes instrumentos y tecnologías a su alcance. En el caso de los equipos HVACR, una de las condiciones básicas para garantizar su eficiencia energética es el óptimo funcionamiento de los compresores, el corazón del ciclo de la refrigeración.
Como muestra el ingeniero Alonso Amor en la Capacitación de este mes, la selección y control adecuados de la capacidad de estos dispositivos se relacionan directamente con la estabilidad de la temperatura, lo que además de ahorrar energía genera que los productos refrigerados no pierdan sus propiedades. De entre las distintas opciones disponibles en el mercado, el autor destaca los compresores digitales scroll, ya que “no requieren de ningún cuidado especial, debido a que su operación es exactamente igual a la de un compresor de etapa fija y sólo cambia la intermitencia de los periodos de compresión”. Por su parte, el ingeniero Adrián García nos comparte en el Cómo Funciona una medida más para aumentar la eficiencia de este dispositivo: instalar un economizador para reducir su gasto de energía y obtener la cantidad de enfriamiento necesaria. Además, en Seguridad ofrecemos una serie de consejos para facilitar el mantenimiento de sus componentes eléctricos. Por último, recomendamos la sección Buenas Prácticas de esta edición, dedicada al manejo del propano y el isobutano, dos hidrocarburos cada vez más utilizados como refrigerantes naturales en la industria. Los editores
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Año VII Núm. 91 · Marzo 2019
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CONTENIDO 8
6 ¿SABÍAS QUE? El compromiso es con la eficiencia
Compresor 2 Condensador
1
Evaporador
1a
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3
3a
Válvula de expansión
14 UN MUNDO DE VARIACIONES
Compresores digitales
8 CÓMO FUNCIONA Economizador para compresor scroll 10 SIN IMPACTO Suministro eficiente y saludable 14 CAPACITACIÓN Un mundo de variaciones: compresores digitales 20 INFOGRAFÍA Refrigerantes: los números fríos 22 BUENAS PRÁCTICAS Hidrocarburos: un as bajo la manga 26 SEGURIDAD Manejo del compresor, una actividad de alta responsabilidad 28 INNOVA Convertidores de propósito general ACS480 de 0.75 a 22 KW 30 CAJA DE HERRAMIENTAS Conector Flexible ISOLEX 70100
La selección de este dispositivo es un tema delicado. Los compresores scroll brindan la posibilidad de variar los rangos de operación, dependiendo de la capacidad requerida por la aplicación
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32 CAPACÍTATE / BREVES
¿Sabías Que?
EL COMPROMISO ES CON LA EFICIENCIA En el contexto del Día Mundial de la Eficiencia Energética, la industria mexicana se encuentra preparada para continuar firme hacia sus objetivos en materia de ahorro energético Ámbar Herrera
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ste 5 de marzo se celebra un año más el Día Mundial de la Eficiencia Energética, por lo que su conmemoración es una oportunidad para fomentar la reflexión sobre el uso de la energía y motivar acciones para generarla y consumirla de la manera más sustentable. En 1998, más de 350 expertos y líderes de 50 países se dieron cita para enfrentar la crisis energética mundial y debatir acerca de las posibles soluciones. Esta reunión, realizada en Austria, fue la Primera Conferencia Internacional de la Eficiencia Energética; allí, se acordó el 5 de marzo como fecha mundial para rememorar este importante tema. Actualmente, la eficiencia energética es un tema clave para las políticas internacionales en la lucha contra el cambio climático. Su concepto es el eje para la creación de sociedades sostenibles, el desarrollo de energías renovables y políticas para la protección del medioambiente. Odón de Buen, director de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee), dijo en entrevista para Cero Grados Celsius que esta fecha sirve para recordar su impacto en diversos ámbitos, desde la infraestructura hasta la economía familiar y el ahorro público, así como para destacar el rol de México en el tema.
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Los avances de México Además de apostar por las energías limpias, a fin de disminuir su huella ambiental, la industria de la climatización y la refrigeración se ha comprometido con la adopción de mejores prácticas. El objetivo es seguir brindando un buen servicio, usando menos recursos e implementando procesos de fabricación, operación y consumo más eficientes. En México, organismos como la Conuee y el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (FIDE) trabajan arduamente para elevar el nivel de eficiencia de los fabricantes, trabajadores y equipos del sector HVACR. En el país se han obtenido importantes logros que vale la pena recordar. En 2017, la Secretaría de Energía declaró que México ocupaba el lugar número siete de 111 países evaluados en eficiencia energética, lo cual lo posicionó como el mejor calificado en América Latina. En 2018, el Consejo Estadounidense para una Economía Energéticamente Eficiente dio a conocer que México fue la nación que mejoró más su ahorro energético a nivel mundial, pues pasó del lugar 19, al puesto 12, sumando 17 puntos a los 54 que había logrado en la evaluación de 2016. “A pesar de que somos discretos en las políticas que tenemos, nuestros programas son los mejores de América Latina por encima, incluso, de países de Europa”, refirió el ingeniero de Buen. El programa de Normas Oficiales Mexicanas en Eficiencia Energética es uno de los más exitosos en materia de ahorro de energía. En la actualidad, se cuenta con 32 normas oficiales apoyadas por 83 laboratorios de pruebas; además, en los tres últimos años se han logrado cubrir la mayoría de equipos de refrigeradores, minisplit y aires acondicionados, informó el director de la Conuee. De Buen añadió que el año pasado, la norma de refrigeradores subió su eficiencia en un 30 por ciento, siendo aplicable a cerca de 1 millón 500 mil equipos que se venden anualmente. Agregó también que hay varias normas en consulta pública como la referente a los motores eléctricos pequeños de los sistemas de aire acondicionado de los edificios, por lo que se sigue “creciendo en el número
De cara a los cambios político-económicos del país, el papel de los técnicos mexicanos en la industria adquirirá todavía mayor reconocimiento. Su capacitación continua, en este sentido, será clave para realizar la instalación correcta de los equipos de climatización y así procurar la eficiencia energética. En su artículo “Eficiencia energética en las instalaciones de los sistemas de VAV” (Cero Grados Celsius, Año IV, Núm. 50/octubre 2015), la especialista Victoria Zárate recuerda que la eficiencia energética abarca todas las acciones de mejoramiento que buscan minimizar el consumo de energía requerida, manteniendo o renovando las prestaciones de servicio y calidad”, entre las que enlista:
Brindar confort Empleo de sistemas de distribución de aire Recuperación del calor del aire Métodos de acumulación y aislamiento térmico Disminución de las necesidades de energía Iluminación, equipos y artefactos eficientes
Set point y control de temperaturas Otras recomendaciones que enlista son contar con un subsistema de enfriamiento, aprovechar la filtración del aire exterior (un buen flujo de aire), asear el edificio antes de poner en servicio el sistema, ajustar la temperatura en el área y realizar una buena selección del equipo.
Imagen: cortesía de Mundo HVAC&R
Recomendaciones para alcanzar la eficiencia
de redes de aprendizaje en eficiencia energética, en donde participan diversos sectores como el industrial y el de transporte”. Recordó, además, el trabajo que se ha realizado en colaboración con el FIDE, BID y Sener, organismos con los cuales se tiene planeado modificar los sistemas de alumbrado, refrigeración y aire acondicionado de 100 edificios públicos en el transcurso del año.
Una nueva prioridad En cuanto a las perspectivas de la Conuee con el cambio de administración, su director declaró que “las prioridades han cambiado”, pasando del énfasis en la eficiencia energética a una preocupación social por la economía de las familias y la generación de empleos. Por lo tanto, señaló que la comisión replicará este nuevo enfoque. Esto beneficiará la formación de los técnicos, un área en la que, reconoció “no se ha actuado mucho”, aunque sí se ha trabajado en el desarrollo de capacidades para instalaciones de calefacción solar y se exigió a las empresas contar con personal certificado. “Hemos notado que, aunque tenemos las normas, no tenemos tanta gente que pueda aplicarlas, ya que esto implica un costo de capacitación”, destacó el ingeniero. Añadió que “valdría la pena hacer cuentas de cuánta gente en México vive de trabajar en eficiencia energética”, ya que involucra trabajadores de instituciones, laboratorios de investigación, fabricantes, distribuidores, vendedores, etcétera. Cabe señalar que la Conuee tuvo una importante reducción de presupuesto en esta nueva gestión de gobierno; sin embargo, el director dijo que cuentan con el apoyo de la Agencia Alemana para la Cooperación Internacional (GIZ) y demás actores del sector privado para poder llevar a cabo sus objetivos Para el ingeniero Odón de Buen el gran reto de la Conuee consiste en acelerar el ritmo de trabajo que se tenía a mediados del año pasado, por lo que la institución ya presentó su Plan Anual de Trabajo, en el que asume compromisos claros de lo que se hará con los recursos, así como las principales alianzas.
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ECONOMIZADOR PARA compresor scroll
De esta manera, la temperatura del líquido a la entrada de la válvula de expansión (figura 1, punto 3) es la misma que la que sale del condensador (figura 1, punto 3a). La diferencia de temperaturas entre la condensación y la evaporación puede ser muy grande cuando el sistema trabaja en baja temperatura.
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Figura 1. Sistema de refrigeración simple Compresor 1a
1
2
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3
Condensador
U
na pregunta que debemos hacernos cuando buscamos la eficiencia energética es ¿cómo podemos aprovechar al máximo la energía y llegar a un punto óptimo en el que se utilice la mayor parte de la misma, produciendo a la vez la mayor cantidad de refrigeración posible? En los sistemas de enfriamiento de baja temperatura, esta cuestión resulta muy interesante, ya que entre más baja sea la temperatura de evaporación, más energía se necesita para producir la misma cantidad de refrigeración. Por tanto, aprovechar al máximo las técnicas y tecnologías es algo indispensable para ayudar a reducir la huella de carbono que se genera. En un sistema por compresión de vapor, utilizando refrigerante para absorber calor de un lugar y moverlo a otro por medio del trabajo de un compresor, se tienen diferentes tipos de configuraciones. El sistema más común necesita de los cuatro elementos principales para funcionar. Éstos son: Compresor Evaporador Condensador Elemento de expansión
3a
Válvula de expansión
Figura 2. Sistema de refrigeración con economizador Compresor
1a
2
1 Válvula de expansión de ECO
Condensador
Adrián García / Diagramas: cortesía del autor
Esta diferencia puede aprovecharse mediante el economizador, un dispositivo optimizado para R-410A de uso en sistemas VRF, bombas de calor y aire acondicionado móvil, etcétera. También se puede emplear como evaporador para enfriadores con una capacidad inferior a 5.5 kW, ya que su tecnología de placa de canal de patrón Z, inspirada en las escamas de los peces, lleva el rendimiento de los intercambiadores de calor al límite, al mezclar completamente el refrigerante líquido y gaseoso a través de un flujo de zigzag, que aumenta el coeficiente de transferencia de calor en un 40 por ciento, en comparación con el diseño tradicional de espina de pez.
Evaporador
“La energía no se crea ni se destruye”, dice la ley de la Conservación de la Materia, enunciada por el científico francés Antoine Lavoisier en 1785. Por ello, llevar el control de la cantidad que se consume y la que se aprovecha es un requisito necesario para que un equipo HVACR funcione óptimamente
El economizador contribuye a la eficiencia energética y reduce la cantidad de refrigeración
Evaporador
CómoFunciona
6
5 3
4 Válvula de expansión del sistema
3e
Intercambiador de calor de placas
3a
Las características anteriores ayudan a las unidades de aire acondicionado a funcionar de manera más eficiente. Al mismo tiempo, reduce los costos de energía y el impacto ambiental, satisfaciendo las demandas de mayor eficiencia estacional, debido a que el bajo volumen de retención reduce la carga de refrigerante y ofrece ahorros valiosos. Gracias a esto, el funcionamiento del aire acondicionado es más eficiente, la comodidad se incrementa en los edificios donde opera y la huella de carbono no aumenta. Cabe destacar que en algunos compresores se cuenta con un puerto adicional a la succión y a la descarga; éste recibe el nombre de puerto Eco, y es aquí donde se inyecta refrigerante a una presión y temperatura intermedia para incrementar la eficiencia del sistema. La nueva configuración del economizador también incluye un intercambiador de calor y una válvula de expansión.
En el ejemplo anterior se concluye que con un 37 por ciento más de capacidad, es posible seleccionar compresores más pequeños. A continuación, se muestran unas sugerencias de intercambiadores de calor y de válvula de expansión correspondientes a cada compresor. COMPRESOR
INTERCAMBIADOR DE CALOR
VÁLVULA DE EXPANSIÓN
LLZ013
B3-030-10-3.0-HQ 1TR
TES2 ORIFICIO 1
LLZ015
B3-030-10-3.0-HQ 1TR
TES2 ORIFICIO 1
LLZ018
B3-030-20-3.0-HQ 2TR
TES2 ORIFICIO 2
LLZ024
B3-030-20-3.0-HQ 2TR
TES2 ORIFICIO 2
FUNCIONAMIENTO Se hace una derivación del líquido que sale del condensador (figura 2, punto 3). Ese líquido se hace pasar por una válvula de expansión para disminuir la presión y la temperatura a nivel intermedio. Así se puede absorber calor del líquido que va hacia la válvula de expansión. El refrigerante a presión intermedia se inyecta en el puerto Eco del compresor (figura 2, punto 6) para volver a hacer el ciclo. Mientras tanto, se puede obtener una gran cantidad de subenfriamiento en el líquido que va hacia la válvula de expansión del evaporador (figura 2, punto 3e). Los resultados son claros: Ejemplo: Compresor LLZ018 REFRIGERANTE R-404A
TEMPERATURA SATURADA °C
PRESIÓN ABSOLUTA PSIA
TEMPERATURA DE EVAPORACIÓN
-20
44.4
TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN
40
265.36
TEMPERATURA INTERMEDIA
13.5
113.9
SIN ECONOMIZADOR
CON ECONOMIZADOR
DIFERENCIA
CAPACIDAD FRIGORÍFICA
29.66
40.64
37%
CONSUMO DE ENERGÍA
4.589
5.426
18%
EFICIENCIA (COP, EER)
1.89
2.19
16%
Podemos concluir que al utilizar el economizador en sistemas de refrigeración con compresor scroll, se puede incrementar la eficiencia y reducir el tamaño del mismo para obtener la cantidad de refrigeración necesaria. Esto resulta cada vez más útil cuando aumenta la diferencia entre la temperatura del líquido refrigerante a la salida del condensador y la temperatura de evaporación del sistema principal. La selección de los componentes depende de las condiciones de operación y es muy importante que se respete en todo momento el rango de trabajo de los compresores. Recuerda siempre leer el manual de operación, pero si te surge una duda en la selección de los componentes del sistema de refrigeración, comunícate con los expertos en soporte técnico.
Adrián García Ingeniero mecánico administrador con especialidad en termodinámica aplicada por la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Expositor y certificador de técnicos en refrigeración. Actualmente, se desempeña como Senior Technical Support Engineer en Danfoss Industries. Cuenta con experiencia en compresores de refrigeración y aire acondicionado. Se especializa en aplicaciones de CO2 para LAM e intercambiadores de calor de placas soldadas y microcanal.
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Sin Impacto
Suministro eficiente y saludable El 30 por ciento de todos los alimentos se desperdicia como consecuencia de la falta de almacenamiento en frío. Por ello, el uso de sistemas de refrigeración adecuados a las necesidades de enfriamiento es una condición básica
En el camino del productor al consumidor, los productos frescos requieren:
Productor Refrigeración para alimentos tales como pescado, productos lácteos, carne, frutas y verduras
Cooperativas de productores Cámaras frigoríficas, máquinas de hielo para recolección, procesamiento y embalaje comunes
Redacción, con información de Giz Proklima
D
Durante el transporte Equipos de refrigeración para camiones y barcos
ebido al creciente fenómeno de la urbanización, cada vez son menos las personas autosuficientes en el mundo que dependen del correcto funcionamiento de la cadena de frío para satisfacer su demanda de alimentos y productos frescos. Hoy en día, más de la mitad de la población mundial vive en ciudades y, para 2030, se espera que sean tres de cada cinco personas. Además, la mayoría de los habitantes en los centros urbanos compra su comida, lo que implica también que las necesidades de refrigeración se incrementen. Según las estimaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), buena parte de los productos comestibles se desperdician, debido a la falta de almacenamiento y refrigeración adecuados. Del mismo modo, los medicamentos esenciales y las vacunas deben enfriarse constantemente, mucho antes de que lleguen a ser consumidos por las personas. No obstante, los países en vías de desarrollo aún carecen de cadenas de frío confiables, incluso para el procesamiento
10 MARZO FEBRERO 2019 2016www.0grados.com www.0grados.com
En el canal mayorista Refrigeración central en los centros de distribución
En el canal minorista Venta al por menor de refrigeración en mercados, tiendas y supermercados
En el extremo del consumidor Refrigeradores en hogares y catering
Sin Impacto
El creciente fenómeno de la urbanización obliga a las industrias de todo el mundo a contar con sistemas de almacenamiento y refrigeración adecuados, a fin de garantizar la preservación de productos frescos
Contar con transporte refrigerado de primera calidad se traduce en una mejor distribución y mayores ingresos para las empresas
y transporte. Esta problemática podría superarse si se proveyera de más y mejores sistemas de almacenamiento y refrigeración; los pescadores y los agricultores en todo el mundo, por ejemplo, podrían lograr una mejor distribución e ingresos para sus mercancías. Incluso, en áreas remotas sin conexión a la red, es posible almacenar productos de manera económica utilizando sistemas que funcionen a base de energía solar y, por lo tanto, incrementar las ganancias.
Una carrera de obstáculos Cada uno de los eslabones de la cadena de frío son de suma trascendencia para garantizar que los alimentos y productos perecederos lleguen hasta los hogares, para que los medicamentos no pierdan sus cualidades médicas y, en general, para reducir las pérdidas tanto de mercancías como de recursos económicos. Sin embargo, existen tres eslabones de la cadena de frío que requieren una atención especializada:
Transporte La refrigeración de la carga durante el transporte consume mucha energía y es costosa, ya que en algunos países los contenedores no están bien aislados y funcionan de manera
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ineficiente con diésel. Además, las altas temperaturas y la humedad provocan que los productos frescos se transporten mal refrigerados durante largos periodos hacia los mercados centrales
Logística Es frecuente que los grandes centros de distribución se encarguen de procesar, empaquetar y almacenar los productos para su distribución o exportación local. Estos centros funcionan con plantas de refrigeración centrales que producen grandes cantidades de gases perjudiciales para el clima y salud de las personas
Supermercado Aunque la refrigeración confiable tiene la prioridad máxima, no siempre está garantizada. Adicionalmente, están los altos costos de energía, mantenimiento y refrigerantes, ya que 70 por ciento de los montos por concepto de electricidad en las tiendas de autoservicio promedio son generados por los equipos HVACR De este modo, el uso de sistemas de refrigeración confiables dentro de los hogares e industrias resulta fundamental para garantizar el suministro saludable de alimentos y demás productos perecederos.
UN MUNDO DE VARIACIONES compresores digitales LA SELECCIÓN DE ESTOS DISPOSITIVOS ES UN TEMA DELICADO, YA QUE BRINDAN LA POSIBILIDAD DE VARIAR LOS RANGOS DE OPERACIÓN, DEPENDIENDO DE LA CAPACIDAD REQUERIDA POR LA APLICACIÓN Alonso Amor / Gráficas e imágenes: cortesía del autor
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65
62
60
15 ºF PRIMER PERIODO DE REFRIGERACIÓN
55
50
TEMPERATURA DE LA FRUTA ºF
E
n la industria del aire acondicionado y la refrigeración (RAC) existen diferentes aplicaciones para las que, dependiendo del producto que deba ser conservado o de la condición en la cual se deba mantener la climatización de un espacio, se requieren diferentes métodos de control de capacidad en la etapa de compresión. Controlar de manera adecuada la capacidad del compresor tiene una relación directa con la estabilidad de la temperatura, lo que además de contribuir a un uso más eficiente de la energía genera que los productos almacenados no pierdan sus propiedades. A pesar de que en todos los equipos puede ser instalado un método de control de capacidad, hay que tener presente que no todas las aplicaciones lo requieren para operar correctamente. Un ejemplo de aplicación en donde típicamente es recomendable tener un buen control de la capacidad es el preenfriado rápido de frutas o vegetales. Hay que recordar que estos productos se encuentran vivos dentro de los ambientes refrigerados y que de no mantenerse a la temperatura correcta podrían degradar sus propiedades alimenticias. Asimismo, es importante que el diferencial existente entre la temperatura del aire y la del producto no sea muy grande, ya que puede generar mermas en agua del fruto en cuestión. La gráfica 1 es un claro ejemplo de un proceso de enfriamiento en el que debe ser controlada la capacidad; en este caso, se trata de que las cerezas no pierdan sus propiedades, por lo que deben ser enfriadas a 15 °F en las primeras 15 horas del proceso y 15 °F más en las 55 horas posteriores. Este objetivo sólo puede ser logrado controlando la capacidad del compresor. Los sistemas de control se dividen en dos grandes grupos: finitos e infinitos. Los controles finitos son aquellos que basan sus etapas de capacidad
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7.5 ºF SEGUNDO PERIODO DE REFRIGERACIÓN
40
15º
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GRÁFICA 1. TIEMPO DE ENFRIAMIENTO, HORAS
Fuente: postharvest.tfrec.wsu.edu/pages/N4I1A, Forced Air Cooling of Cherries
en “escalones fijos”; por ejemplo, si para un sistema de 10 toneladass (T) son instalados dos circuitos independientes de 5 T cada uno, en este caso el sistema sólo podrá trabajar al 0, 50 o 100 por ciento teniendo etapas fijas de capacidad. Los sistemas infinitos, en cambio, son capaces de trabajar en cualquier punto de control que sea necesario, pues sus etapas no están limitadas a una variable fija. Un sistema infinito trabaja en cualquier porcentaje de capacidad y esta flexibilidad se obtiene por algoritmos más elaborados, los cuales ayudan a mantener siempre la temperatura del producto en el punto deseado. Los compresores digitales, sin duda alguna, son la manera más práctica, segura y eficiente de aplicar un control infinito de capacidad.
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Control on/off Compresores en paralelo
No
Control de capacidad
Proyecto
Sí
Control de capacidad finito
Sí
Descargadores / Unloaders
Control de capacidad infinito
Compresores con inversor de frecuencia
Compresores digitales
Los compresores digitales basan su operación en una interrupción intermitente de la compresión. Esto es posible de lograr de dos diferentes maneras, dependiendo de la tecnología utilizada.
Compresores scroll En este tipo de compresores, el control de capacidad se logra mediante la separación milimétrica de las espirales, permitiendo así que las presiones se ecualicen, interrumpiendo la compresión. Dicha separación es posible debido a la libertad axial que sólo los compresores de la marca Copeland Scroll son capaces de ofrecer. Los dispositivos de este tipo no sólo ofrecen una libertad radial para comprimir, sino también una libertad axial que permite la activación de un sello flotante (esto evita el desgaste de un sello mecánico durante la compresión). Adicionalmente, ayuda a trabajar al compresor ante la presencia de “pequeñas impurezas”, además de que ofrece la posibilidad de controlar su capacidad por medio de tecnología digital. El desacople del sello flotante del compresor scroll digital se realiza mediante una liberación de presión de descarga de la parte superior del compresor, la cual es dirigida a la succión.
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Tipos de control de capacidad SEPARACIÓN AXIAL
SEPARACIÓN RADIAL
Partículas pasando a través de scrolls
Impurezas
Las espirales pueden separarse axial y radialmente
Esta interrupción de la compresión sólo es posible de llevarse a cabo en intervalos de 20 segundos; además de fomentar una estabilidad del sistema, esto garantiza el correcto enfriamiento de los compresores.
Separación de las espirales de los compresores scroll y el bloque de succión de un compresor semihermético
Un control de capacidad de compresores digitales al 50 por ciento se logra, por ejemplo, permitiendo la compresión del gas 10 segundos y luego evitándola otros 10 segundos, mientras que una capacidad al 37 por ciento, se obtiene comprimiendo 7.4 segundos y luego dejando de comprimir 12.6 segundos.
Separación de 1mm
Capacidad plena
Capacidad plena
Capacidad nula 7.4 seg
12.6 seg
Capacidad nula 10 seg
10 seg
Los compresores digitales scroll de media temperatura pueden variar su capacidad desde un 10 hasta un 100 por ciento, y los compresores de baja temperatura pueden hacerlo de un 30 hasta un 100 por ciento. La diferencia radica en que el compresor de baja temperatura requiere estar más tiempo con un flujo de refrigerante que lo ayude a enfriar el motor del calor excesivo, generado como producto de la operación en baja temperatura. Si bien un compresor digital puede trabajar de forma independiente, siempre es más fácil lograr un control fino de la presión de succión (temperatura del producto), si se trabaja en conjunto con un compresor de etapa fija (compresor común). Para que los compresores lleven a cabo su control de capacidad es necesaria la activación de una válvula solenoide de altos ciclos, la cual activará la intermitencia de la compresión. Esta solenoide está controlada por una salida digital proveniente del controlador electrónico que, dependiendo del porcentaje de capacidad requerido, establecerá los intervalos de compresión.
Compresores discus Para lograr el control de capacidad, los compresores semiherméticos basan su operación en el principio de succión bloqueada, es decir, evitan el ingreso de gas refrigerante a una de
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las cabezas evitando así la compresión de esta sección. Por ejemplo, si un compresor es de cuatro pistones está compuesto por dos cabezas de dos pistones. Una de ellas funcionará de manera digital, permitiendo y bloqueando el paso de gas refrigerante; mientras que la otra siempre estará trabajando de manera regular, el compresor podrá modular de un 50 hasta un 100 por ciento. Este principio también es aplicable a compresores de seis pistones en los que se regula de un 33 a un 100 por ciento, o bien, en compresores de tres pistones de una sola cabeza en los que se regula de un 10 a un 100 por ciento. Como en los compresores scroll, el actuador que hace posible el bloqueo del plato de válvulas es una solenoide de altos ciclos; ante una señal del controlador electrónico, ésta indicará los ciclos en los que el compresor debe estar comprimiendo o bloqueando la succión del plato de válvulas correspondiente. El factor esencial para lograr que un compresor digital sea práctico y seguro es el hecho de que el motor siempre rote a la velocidad nominal y, en consecuencia, obtener siempre una completa lubricación de sus partes móviles. Otros métodos de control infinito basan su operación en la variación de velocidad del motor, lo cual redunda en fallas de lubricación, ya que al reducir la capacidad del compresor también disminuye su capacidad de lubricación.
Uso de inversor de frecuencia en compresores de corriente alterna Otro método de control de capacidad infinito es la incorporación de un inversor de frecuencia (variador) al suministro eléctrico del compresor. Este método es una manera efi ciente de controlar un compresor; sin embargo, tiene algunas limitantes como: Al variar la velocidad del compresor también varía la velocidad de la flecha central, lo que genera que la lubricación se vea reducida cuando se controla la capacidad Al ser el inversor de frecuencia un elemento de potencia, éste también consume una cantidad considerable de energía, la cual merma los ahorros; incluso, cuando se trabaja al 100 por ciento de la capacidad del compresor, la adición de este elemento ocasionará que consuma un 10 por ciento de energía excedente, aproximadamente En la gráfica 2, se aprecia como el uso de un inversor de frecuencia en compresores de corriente alterna (AC) tiene una aplicación limitada, la cual va a partir del 42 por ciento; además, cuando el compresor se encuentra trabajando a su capacidad nominal, se tiene un excedente de consumo energético. En contraparte, el compresor digital tiene un rango de aplicación mucho mayor con ahorros de energía en todo el rango de aplicación. Es importante no confundir la aplicación de variadores de frecuencia en compresores AC con aplicaciones de velocidad variable en compresores BLDC (compresores de corriente directa), ya que estos últimos han sido diseñados con mecanismos propios que les permitirán lograr una lubricación adecuada y una aplicación en un rango extendido conforme lo indique el fabricante.
Digital Vs VFD 120% Digital
110%
VFD
100% 90% % CONSUMO ELÉCTRICO
Para un óptimo desempeño, los compresores digitales deben de ser seleccionados bajo la siguiente regla: La capacidad del compresor digital debe ser mayor que la del compresor fijo que lo acompaña Si se cuenta con compresores adicionales, la suma de la capacidad del compresor digital y del primer compresor fijo deberá ser mayor que la capacidad del segundo compresor fijo
80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 10
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42
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GRÁFICA 2. % CAPACIDAD MODULADA
Ventajas de la tecnología digital Los compresores digitales representan una excelente solución para sistemas con control de capacidad y cargas parciales por los siguientes motivos: Método infinito de control de capacidad Simplicidad de operación Rotación a velocidad constante Bajo costo agregado a la instalación Eficiencia superior en cargas parciales Desde una perspectiva de mantenimiento y operación, los compresores digitales no requieren de ningún cuidado especial, debido a que su operación es exactamente igual a la de un compresor de etapa fija y sólo cambia la intermitencia de los periodos de compresión.
Alonso Amor Ingeniero mecánico eléctrico por el Tecnológico de Monterrey. Cuenta con más de 10 años de experiencia en la industria de la refrigeración y el aire acondicionado en el área de Ingeniería de Aplicación con posiciones en México y Brasil. Actualmente, se desempeña como gerente Técnico de México en Emerson Commercial & Residential Solutions.
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REFRIGERANTES: LOS NÚMEROS FRÍOS NATURAL
NH3
C4H10
C3H9
C02
Los hidrocarburos (HCs) como el isobutano (C4H10), propano (C3H9), amoníaco (NH3) y dióxido de carbono (C02) son habitualmente conocidos como “refrigerantes naturales”
Aunque los HCs son sustancias consideradas naturales, también son fuente de emisiones contaminantes
IMPACTO AMBIENTAL DE LOS HIDROCARBUROS Los HCs son compuestos orgánicos volátiles (VOCs, por
sus siglas en inglés) que causan contaminación fotoquímica al descomponerse en CO2 y otros compuestos
Las emisiones de NH3
pueden provocar afectaciones en la calidad del suelo y el agua, así como contribuir a la formación de ciertos aerosoles en la atmósfera
Las emisiones de CO2 son la causa principal del calentamiento global y de la acidificación de los océanos. Además, persisten en la atmósfera durante cientos de años
En 2015, las emisiones totales de México fueron de
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83 MtCO2eq* de GEI** * Millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente ** Gases de efecto invernadero
Si bien es posible encontrar muchos datos acerca del impacto ambiental de los refrigerantes, muchos de ellos son utilizados fuera de contexto. A continuación, te mostramos algunas cifras y hechos acerca de estas sustancias
…O SINTÉTICO? Las sustancias utilizadas como refrigerantes sintéticos, como los HFCs y HFOs, son producidos en refinerías u otras instalaciones industriales
En México, las emisiones de HFC del sector de la refrigeración y el aire acondicionado (RAC) ascenderán a 30.924 de MtC02eq en el 2030
40 30
2000
2005
2010
2015
2020
2015
2030
0.568
1.977
4.580
7.587
12.653
20.267
30.924
2000-2030
Tendencias de emisiones HFC del sector RAC (MtCO2eq)
20 10 0
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030 Fuente: GIZ Proklima
AL FINAL, TODO SE TRATA DE EQUILIBRIO Del rendimiento técnico y de los recursos
La eficiencia energética de los sistemas
La seguridad en el uso y el PCG más bajo compatible con la aplicación
Nunca en una etiqueta que podría resultar arbitraria y engañosa Fuente: www.fluorocarbons.org
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Buenas Prácticas
Hidrocarburos
Un AS bajo la manga Los refrigerantes naturales han tomado nuevos bríos en virtud de la concientización acerca de la preservación de la capa de ozono. Sin duda, sustancias como los hidrocarburos son una opción sustentable, aunque deben emplearse con cuidado y respeto Danahé San Juan
D
ebido a que su potencial de calentamiento global (PCG) es menor a 5, el propano (R-290) y el isobutano (R-600a) son hidrocarburos (HC) que se utilizan en la industria de la refrigeración y el aire acondicionado como refrigerantes naturales. Como explica el ingeniero Gildardo Yañez, gerente de Capacitación y Aplicaciones en BOHN de México, al ser refrigerantes inflamables su utilización requiere ciertas medidas de seguridad y buenas prácticas, entre ellas conocer ampliamente sus particularidades y la conveniencia de sus aplicaciones, de acuerdo con las necesidades de enfriamiento. En el pasado, dichas sustancias no se utilizaban como refrigerantes, debido al peligro que representaba su alta inflamabilidad y los numerosos requisitos de seguridad que deben considerarse para su aplicación. Sin embargo, con el paso del tiempo y las investigaciones realizadas, se descubrió que siguiendo las buenas prácticas y las normas de seguridad pertinentes no deben suscitar problemas que pongan en riesgo la vida de las personas o causar daños irreparables en los equipos.
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El propano (R-290) y el isobutano (R-600a) son hidrocarburos con un PCG menor a 5, por lo que representan una alternativa más sustentable de enfriamiento Tanto el propano como el isobutano son HC que no impactan de manera negativa en el medioambiente, por lo que se han posicionado como una buena alternativa para la refrigeración y el aire acondicionado, en el caso del primero, mientras que el segundo también cuenta con aplicaciones de congelación. En su Manual de Buenas Prácticas en el Uso de Sustancias Alternativas a los Hidroclorofluorocarbonos, la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales detalla que ambos refrigerantes “están clasificados en el nivel A3 por el Estándar 34 de ASHRAE”. Esto porque son gases de alta toxicidad y su TLV/TWA es de 400 ppm o más.
¿Qué precauciones debes seguir al trabajar con hidrocarburos? Asegúrate que el área de trabajo esté bien ventilada
Es necesario contar con un ventilador a prueba de explosión en la zona de trabajo
Instala un aviso en donde se indique que está prohibido fumar y otro en el que se prohiba el paso
¿Qué herramientas debes utilizar?
1 Se debe de tener puesto mientras se realiza el trabajo
2
El detector debe de calibrarse para encender la alarma al llegar al 15 % del límite inferior de inflamabilidad
El técnico debe conocer el proceso para contener la fuga del refrigerante
Ventilador a prueba de explosión Se acciona al rebasar 2.5 del LFL
2.5
Es necesario contar con uno en el área de trabajo
Detector de gas portátil
Características: Salida de (~1400m³/h) Diseñado para operar en ambientes inflamables Debe ser portátil Fuente: Gildardo Yañez
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Buenas Prácticas
CARGA DE REFRIGERANTE
El R-290 y el R-600a como refrigerantes
Reduce las emisiones directas e indirectas
Reducción de más de un 25 % en el costo de intercambiadores de calor
Nivel de presión de trabajo más bajo
Costo bajomedio (sistema de refrigeración)
Buena compatibilidad con materiales (metales y plásticos)
Motor eléctrico Miscible con el lubricante POE
La diferencia de presión en un sistema con R-290 es 25 % mayor que un sistema con R-134a. Se requiere un motor con torque más alto
Tubo capilar/ Elemento de expansión
Comparado al sistema usando R-134a, el largo del tubo capilar debe ser reducido en 10-15 %
Fuentes: www.gildardoyanez.com y Plan Nacional de Eliminación de Hidroclorofluorocarbonos (HCFC)
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45 g
100 g
R-290
Aumenta la eficiencia energética
No tóxicos
Isobutano
40
R-134a
Amigable con el medioambiente
PCG muy bajo
20
R-600a
Propano
0
40 g
60
80
100
Buena capacidad de enfriamiento aun trabajando con elevadas temperaturas de condensación
Sólo se requiere de un 45 % de carga de gas para igualar la potencia completa de una carga de R-134a
Miscible con el lubricante mineral o con el lubricante alquilbenceno
Son similares a aquellos usados con mezclas en aplicaciones de tamaño pequeño a medio
Comparado al sistema R-134a, el largo del tubo capilar debe ser reducido y su salida debe aumentar de 10 a 15 %, aproximadamente
Por ello, cuando un técnico trabaja con alguna de estas sustancias debe asegurarse de: Estar en un área ventilada para disminuir las concentraciones de gas Utilizar equipo de seguridad (gafas, ropa que no genere cargas electrostáticas e, incluso, protección respiratoria, de ser necesario)
Fuente: ANDIRA
Verificar que no haya fugas en el sistema HVACR Evitar llamas o chispas No emplear equipos electrónicos ni encender la luz durante el manejo de estos gases Si llegara a presentarse una fuga, se debe abandonar el área Dejar que el ventilador disipe el refrigerante y esperar a que el sensor de explosividad indique que el riesgo terminó Además de cuidar el medioambiente, la aplicación de las buenas prácticas en el manejo de hidrocarburos en tus actividades laborales servirán para garantizar un servicio de primera calidad. Teniendo este conocimiento como un as bajo la manga no hay cabida para el error, pues estarás seguro de que tu trabajo es el mejor y que los equipos no presentarán falla alguna.
Negocios Seguridad
Manejo del compresor, una actividad de alta responsabilidad El compresor es uno de los elementos básicos del ciclo de refrigeración, así que es importante que conozcas las pautas para un buen manejo a la hora de darle servicio. Sobre todo, porque de no prestar atención podrías sufrir un grave accidente Redacción, con información de Embraco
R
ealizar procedimientos de diagnóstico, instalación y mantenimiento en sistemas de refrigeración demanda que cuentes con una capacitación especial, para conocer los procedimientos y herramientas, que te permitan realizar un buen trabajo, así como la diversidad de equipos que integran el mundo de la refrigeración. Una buena capacitación también te dotará de la información técnica indispensable para garantizar la calidad de tu trabajo, así como de la seguridad necesaria para ti y los usuarios finales a la hora de ejecutar los procedimientos antes mencionados. Embraco, empresa brasileña especializada en soluciones para refrigeración y líder mundial en el mercado de compresores, emite algunas recomendaciones de seguridad para la instalación del compresor. Lo primero que un técnico HVACR debe hacer es verificar que el lugar en donde se vaya a realizar el procedimiento sea el adecuado y cuente con buena ventilación, que las herramientas y los equipos a utilizar estén disponibles y que el equipo de protección personal (EPP) esté completo y en buenas condiciones.
El comienzo Una vez comprobado lo anterior, el primer paso es asegurarte de que el sistema de refrigeración esté desconectado de la red eléctrica, con el fin de prevenir accidentes (como descargas eléctricas
Antes de manipular un compresor verifica el lugar, las herramientas y el equipo de protección personal (EPP)
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o incendios) que pudieran incluso costarte la vida. Otro aspecto que nunca debes olvidar es que el compresor sólo se debe manipular cuando se encuentre frío (a una temperatura de 25 °C ± 5 °C). La alimentación eléctrica del compresor siempre debe realizarse con interruptores termo magnéticos que cuentan con un interruptor de falla a tierra (GFCI). El manual de Embraco también refiere que “si no se desconecta el compresor de la red eléctrica, en caso de que se produzca un cortocircuito en la región del terminal hermético del compresor, la expulsión de las clavijas herméticas provocará una fuga del fluido de refrigeración”. Esta situación es de sumo cuidado, ya que existen refrigerantes inflamables que podrían generar llamas y provocar un incendio.
Accesorios eléctricos La compañía brasileña recomienda que antes de retirar la cubierta plástica protectora de los componentes eléctricos, hay que verificar si el compresor está desconectado de la red eléctrica y si se utilizan los capacitores de arranque y/o funcionamiento. Estos deben manejarse con cuidado, ya que pueden provocar descargas eléctricas incluso cuando están desconectados. Hay ocasiones en que el procedimiento precisa que se retiren los capacitores, por lo que sus componentes deben desconectarse prestando especial atención a las terminales eléctricas expuestas. El capacitor debe ser descargado antes de manipularlo. También es fundamental que compruebes el rango de capacitancia (μF), es decir, que la capacidad del capacitor de mantener la carga eléctrica esté impreso en la etiqueta del capacitor de inicio y funcionamiento (si corresponde); también revisa que cumpla con la hoja de datos del compresor instalado en el sistema. El valor de voltaje de ACV impreso en la etiqueta del capacitor debe ser igual o mayor que el valor especificado en la hoja de datos del compresor. Si uno de los valores (voltaje de ACV y / o capacitancia) no concuerda con las especificaciones del compresor, reemplaza el capacitor. La aplicación inadecuada de un capacitor vy/o la aplicación de dispositivos de to, puedes
no aprobados pueden hacer que el capacitor se sobrecaliente. Esto podría ocasionar rupturas y, en consecuencia, una fuga de material sobrecalentado que de entrar en contacto con tu piel provocaría quemaduras. Cuando sea necesario desconectar los componentes eléctricos de la terminal del compresor hermético, retira el protector térmico y el dispositivo de arranque (relé o PTC) aplicando un esfuerzo longitudinal a los pasadores. Nunca apliques fuerzas transversales a los pines del terminal del compresor hermético.
I Asegúrate de que el compresor esté desconectado de la red eléctrica II Nunca manipules el compresor antes de retirar todo el refrigerante del sistema. Para esto, puedes utilizar una máquina recuperadora de gas, a excepción de los fluidos ecológicos (R-290 y R-600a), los cuales puedes liberar al ambiente, pero ten cuidado de hacerlo siempre en una zona ventilada III Utiliza un cortador de tubería para desconectar los tubos del compresor. Bajo ninguna circunstancia emplees la llama de la antorcha para desconectar los tubos del compresor
Tierra Fase
Retira todo el refrigerante del sistema, ya que la presencia de residuos de líquidos inflamables puede exponerte a riesgos
Neutral
Instalación eléctrica En las instalaciones monofásicas, el cable de fase debe estar protegido por un interruptor termo magnético y conectado al protector térmico. El cable neutro debe estar conectado al dispositivo de arranque (relé o PTC). El sistema debe estar conectado a tierra en su terminal indicada. Tierra Fase Neutral
En el caso de instalaciones de dos fases es obligatorio utilizar un interruptor automático de 2 polos, para que ambas fases de la fuente de alimentación estén protegidas, si llegara a ocurrir un cortocircuito. Por su parte, el sistema debe estar conectado a tierra.
Compresor Si se debe reemplazar el compresor, ten en cuenta las siguientes recomendaciones de seguridad:
IV En caso de que el compresor esté quemado y/o exista contaminación interna en el sistema, limpia las tuberías con un líquido solvente aplicado, de acuerdo con las pautas técnicas del fabricante del producto. Su incumplimiento puede exponerte a correr riesgos de incendio y/o intoxicación V Realiza vacío en el sistema siempre con una bomba de vacío y nunca utilices otro compresor, ya que esta práctica no asegura retirar por completo la humedad del sistema y pone en riesgo la calidad de tu trabajo VI Antes de conectar un compresor, asegúrate de que el voltaje en la etiqueta del compresor sea el adecuado para la red eléctrica y revisa que la tapa de plástico para la protección eléctrica esté correctamente ensamblada Si sigues estas pautas a la hora de instalar o dar mantenimiento a un compresor podrás prevenir accidentes que pongan en peligro tu vida o la de los ocupantes del inmueble donde el equipo se encuentre instalado, además de que estarás garantizando la calidad de tu trabajo; por lo tanto, contarás con un cliente satisfecho y buenas referencias para futuros clientes.
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diferentes incluido de serie, el cual se puede sustituir de forma opcional por un panel de control con Bluetooth para la puesta en marcha y la monitorización inalámbricas • Probado a temperatura máxima y con cargas nominales
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CONECTOR FLEXIBLE ISOLEX 70100
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Con la finalidad de aislar las vibraciones causadas por unidades manejadoras de aire, ventiladores u otras unidades conectadas a los conductos de aire, se recomienda instalar un conector flexible a una de las salidas de estos equipos a los ductos. Para ello, es necesario seleccionar una lona flexible y hermética con buena resistencia a las condiciones ambientales que soporte las temperaturas generadas dentro y fuera de la ductería. Dado que, por lo general, el conductor es de acero, la principal dificultad consiste en asegurar la unión de la lona flexible al metal para obtener una conexión resistente. El cuello de lona Isolex 70100 de INNES Aire cumple adecuadamente con esta función, ya que reduce los costos de fabricación e instalación en campo, además de ofrecer un aspecto limpio y profesional a sus instalaciones.
CARACTERÍSTICAS Cuello de lona ahulada con aislamiento Costura tipo engargolado LOC 4 entre el metal y el material flexible
VENTAJAS • Opera en un rango de temperaturas de -20 °C hasta 70 °C • Resistente a las rasgaduras y a la tensión
Fabricado con dos telas de fibra de vidrio recubiertas por ambos lados con neopreno que encapsulan una capa de 1” de espesor
• Retardante al fuego, clasificación UL, NFPA 701
Densidad de 1 1/2 lbs/cft y valor “R” de 4.2
• Excelentes propiedades mecánicas
• Evita la transmisión de vibraciones
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Breves
En busca de la certificación El ingeniero Darío Ibargüengoitia, presidente del Capítulo ASHRAE Ciudad de México, dio a conocer en entrevista con Cero Grados Celsius que se está promoviendo la generación del primer estándar de competencia de comisionamiento (commissioning ), basado en la NMX-C-506-ONNCCE-2015, Industria de la construcción-edificaciones-comisionamiento. Esta iniciativa busca que los mexicanos interesados en el tema puedan certificarse como agentes de comisionamiento y cuenten con el reconocimiento de la SEP, a través del Consejo Nacional de Normalización y Certificación de Competencias Laborales (Conocer). Esta normativa vio la luz en 2015 cuando el Diario Oficial de la Federación publicó la Norma Mexicana de Comisionamiento (NMX-C-506), la cual estableció los requisitos para la prestación de servicios de comisionamiento, con el propósito de vigilar el cumplimiento de los procesos que involucran acústica, agua (hidráulica, sanitaria y pluvial), arquitectura e ingeniería civil, automatización y control, climatización, desechos, energía, iluminación, seguridad, transporte interno y de tecnología de la información, entre otros, en edificios nuevos, existentes, o en proceso de
construcción, remodelación, reestructuración y ampliación. Con el paso del tiempo y el desarrollo que se ha generado en la industria de la construcción mexicana se hizo patente la necesidad de actualizar la normativa, para que vaya de acuerdo con las necesidades actuales. El ingeniero Ibargüengoitia afirmó que, antes de continuar con la generación del estándar de competencia, se buscará actualizar la NMX-C-506 para que ahora contenga anexos que aborden la climatización, agua y energía. Esto pone de manifiesto la intención de formar agentes de comisionamiento que tengan la capacidad para vigilar el cumplimiento de los procesos antes mencionados. Danahé San Juan
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Agenda
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CONFERENCIA TÉCNICA CAPÍTULO ASHRAE CIUDAD DE MÉXICO “Aplicación de luz ultravioleta en sistemas de aire acondicionado” 5 de marzo de 2019 Costo: 420 pesos socios / 480 público en general Lugar: Hacienda de los Morales Informes: Brenda Zamora brenda.z@plannermedia.com.mx Teléfono: 55 33961856 EXPO ANTAD & ALIMENTARIA MÉXICO 5 al 7 de marzo de 2019 Lugar: Expo Guadalajara Centro de Exposiciones, Guadalajara
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Informes: expoantad.net/expo2019/ Exposición internacional de alimentos que integra toda la oferta de productos alimentarios, equipo para la preparación, conservación y presentación para la restauración. Evento destinado a los responsables de compras y a los propietarios de las tiendas de autoservicio y departamentales. CAPACITACIÓN TÉCNICA ANDIRA “Reemplazos para el R-22” 28 de marzo de 2019 Lugar: Edificio de la Canaco Informes y registro: Cinthia Martínez, comunicacion@andira.org.mx Teléfono: (55) 62984023 Patrocinador: Chemours