Central Frigorífica. Aplicaciones y funcionamiento

Es muy común que una persona que tiene un equipo frigorífico que le funciona correctamente, se pregunte el porqué se monta una central frigorífica si con equipos individuales se hace el mismo trabajo.

En este artículo quiero explicar las ventajas que tiene el montaje de una central frigorífica, como regularla, su mantenimiento y cuando es recomendable instalarla.

¿QUÉ ES UNA CENTRAL FRIGORÍFICA?

Una central frigorífica es una unidad condensadora para aplicaciones comerciales e industriales que adapta la potencia a entregar según las necesidades de la instalación, modulando tanto los compresores como el sistema de condensación.

Esta unidad condensadora, digamos modulante y que llamamos central frigorífica, está compuesta por uno o varios compresores que se ponen en marcha o se paran para adaptar la presión de aspiración a unos valores que hemos predeterminado y que nos permitirá conectar varios servicios frigoríficos a un solo equipo obteniendo ahorros en el espacio, consumos y mantenimiento.

¿CUANDO SE RECOMIENDA LA INSTALACIÓN DE UNA CENTRAL FRIGORÍFICA?

Una central frigorífica es recomendable su instalación cuando exiten varios servicios frigoríficos con temperaturas de evaporación similares. Los ejemplos más claros son los supermercados y los centros de almacenaje. En estos sitios tenemos muchos evaporadores, por ejemplo camaras de carne, camaras de verduras, camaras de lacteos, vitrinas, murales, etc y con equipos individuales tendríamos que tener un espacio enorme para la ubicación de las unidades condensadoras.

Una central frigorífica en estas instalaciones nos permite una flexibilidad en el funcionamiento y las posteriores modificaciones que se hagan debido al rediseño del negocio.

Antiguamente se montaban centrales frigoríficas en grandes centros de distribución alimentaria o almacenes de conservación. Hoy en dia encontramos centrales frigoríficas de muy pequeña potencia que nos permitirá su instalación en pequeños servicios frigoríficos.

Es por esto, que eligiremos una central frigorífica cuando:

• Tengamos poco espacion para la ubicación de las unidades condensadoras en sistemas con varios servicios frigoríficos.
• Cuando tengamos más de un servicio frigorífico con evaporaciones similares.
• Cuando necesitemos un control centralizado de la instalación con telegestión

A tener en cuenta!

Dentro del analisis que nos permitirá decidir si utilizamos una central o equipos indiduales, debemos tener en cuenta:

• Las centrales suelen tener unos controles electrónicos, algunos muy complejos. El personal de mantenimiento deberá estar más y mejor formado.
• Con los controles electrónicos instalados se podrá tener un mejor control y se podrá tener un sistema de telegestión remoto que mejorará el mantenimiento y la predicción de los fallos
• Las tareas de mantenimiento se reducen con una central. Imagina el tener que realizar el mantenimiento de 20 equipos individuales frente a una sola central frigorífica.
• Reducción en la potencia eléctrica contratada. Si tenemos equipos individuales tendremos una unidad condensadora por servicio. Con una central podremos aplicar un factor de simultaneidad (caso de ser viable) y reducir la potencia instalada.
• Ahorro económico. Aunque de mayor potencia, se instalarán menos compresores y los elementos comunes son menores.
• Ahorro en consumo eléctrico. El poder controlar la evaporación y la condensación con sistemas electrónicos nos permitirá hacer funcionar el sistema en las condiciones óptimas de diseño.
• Carga de refrigerante. Uno de los temas que puede frenar la instalación de una central puede ser la gran carga de refrigerante que se puede perder en caso de fugas. La normativa actual exige la revisión de la carga de refrigerante y las fugas, periódicamente para anticiparnos a una pérdida total de refrigerante y encontrar la fuga cuando aún está en estado incipiente.

COMPONENTES DE UNA CENTRAL

Descargar esquema de central frigorífica en archivo de Autocad

En el esquema anterior podemos visualizar los componentes básicos que componen una central frigorífica y que son:

Compresores

En una central frigorífica, los compresores son el componente principal encargado de comprimir el refrigerante y aumentar su presión, para así poder transferir calor del interior del espacio refrigerado hacia el exterior.

Los compresores tienen como función fundamental mantener la circulación constante del refrigerante en todo el sistema, permitiendo que el proceso de refrigeración continúe de manera eficiente. Para ello, toman el refrigerante en estado gaseoso y lo comprimen, elevando su presión y temperatura.

En el esquema anterior tenemos dibujados 3 compresores. Pero podemos entender una central frigorífica compuesta por un solo compresor y una regulación del caudal del refrigerante, ya sea con variadores de frecuencia o con el sistema «Digital» o CRII. Lo normal será encontrarnos que la central tenga dos o más compresores.

Sistema de control de aceite

En una central frigorífica, el sistema de control de aceite es esencial para garantizar el correcto funcionamiento del compresor y prolongar su vida útil. Debido a que el aceite se puede distribuir de una forma no igualitaria entre los compresores que conforman la central, es muy necesario un sistema de control y nivel de aceite.

Componentes de sistema de nivelación de aceite

El sistema de control de aceite puede variar dependiendo del tipo de compresor y del diseño específico de la central frigorífica, pero en general, los sistemas de control de aceite suelen incluir:

1. Separador de aceite: Es un dispositivo que se encuentra en la línea de descarga de los compresores y su función es separar el aceite del refrigerante. El aceite se recoge y se devuelve al cárter del compresor, mientras que el refrigerante se dirige hacia el condensador.
2. Depósito acumulador de aceite. Si tenemos unas grandes fluctuaciones del nivel de aceite, se monta un depósito donde acumularemos una reserva de aceite que se introducirá en los compresores a medida que lo necesiten.
3. Sensor de nivel de aceite: Es un dispositivo que se instala en el cárter del compresor para medir el nivel de aceite presente. Si el nivel de aceite es demasiado bajo, el sensor puede activar una alarma o detener automáticamente el compresor para evitar daños.
4. Válvula de regulación de aceite: Es una válvula que se utiliza para ajustar el flujo de aceite que entra en el compresor. Esto puede ser necesario si el compresor está funcionando a temperaturas muy bajas o si la viscosidad del aceite es demasiado alta para el tipo de compresor utilizado.
5. Sistema de purga de aceite: Es un sistema que se utiliza para purgar el aceite del evaporador y la tubería de aspiración del compresor. Esto ayuda a evitar la acumulación de aceite en estas áreas, lo que puede afectar negativamente la eficiencia del sistema de refrigeración.

En resumen, el sistema de control de aceite en una central frigorífica es un conjunto de dispositivos que se utilizan para garantizar que el compresor tenga suficiente aceite y que este se distribuya adecuadamente en todo el sistema de refrigeración.

Colectores de una central frigorífica

Normalmente encontraremos 3 colectores:

• COLECTOR DE ASPIRACIÓN. Uno o varios tubos de aspiración, provenientes de los servicios frigoríficos, tienen que distribuir el gas refrigerante entre la totalidad de los compresores de la central frigorífica. Además de esto, el colector debe de procurar el correcto retorno de aceite hacia el carter de los compresores y por esto su diseño interior debe de ser específico para que no haga una «trampa de aceite» y se nos acumule en este colector. Debido a que las temperaturas que soporta son bajas y que puede estar en contacto de la humedad de condensación que genera, es muy interesante que su fabricación sea en acero inoxidable.
• COLECTOR DE DESCARGA. Todos los compresores descargarán en este colector que nos enviará el refrigerante hacia el separador de aceite y luego al condensador. Igual que con el de aspiración, deberemos diseñarlo de forma que impida acumulaciones de aceite en su interior.
• COLECTOR DE ACEITE. Se debe de conducir el aceite desde el recipiente acumulador, o del separarador según que casos, hacia el carter de los compresores. Este colector no requiere de diseños complicados, puesto que al llenarse totalmente de aceite no nos dará ningún problema de distribución de él.

Depósito de líquido

En un sistema frigorífico con una centralización de la unidad condensadora tendremos unas grandes variaciones del nivel de refrigerante y por esto es necesario tener un recipiente de líquido con la capacidad suficiente para poder albergar el refrigerante en caso de recogida general y que nos provea una línea de líquido totalmente llena en todas las condiciones de funcionamiento.

El depósito tendrá sus válvulas de servicio tanto en la entrada como en la salida del refrigerante y también tendrá, en la parte superior, sus correspondientes válvulas de seguridad. En recipientes de menos de 100 litros solo hace falta una válvula de seguridad y en recipientes de 100 litros, o más, hay que disponer dos válvulas de seguridad con un grifo que puedas alternarlas.

El depósito de líquido también puede disponer de tomas para la conexión de sistemas de control de nivel de refrigerante, ya sea para realizar automatismos de llenado o para un sistema de alarma para indicación de bajo nivel de refrigerante. Igualmente, puede tener instalados unos visores para la inspección visual del nivel de refrigerante.

Sistema de condensación

Aunque cuando pensamos en una central frigorífica imaginamos solo el sistema de compresión, muchas veces nos encontraremos que en la misma bancada tendremos el condensador, ya sea de aire, agua o cualquier otro fluido.

Una central frigorífica con el condensador integrado es más reducida de espacio y debido a que tiene el condensador muy cerca, la carga de refrigerante se reduce. Lo que nos encontraremos es:

• Condensador centrífugo o radial. Montado encima de los compresores, suele ser la solución adoptada para centrales con una instalación interior con condensación por aire
• Condensador axial. Suele montarse al lado de los compresores y para su instalación en el exterior. En este caso, para proteger a los compresores de las inclemencias del tiempo, se suelen instalar en el interior de una caja con aislamiento acústico.
• Condensador por agua. Para pequeñas potencias se suele utilizar condensadores de placas y para mayores potencias, condensadores multitubulares. Se suelen montar detrás o encima de los compresores, resultando una central muy compacta.

La potencia de disipación de calor del condensador debe de ser suficiente para evacuar el calor de todos los compresores de la central, funcionando a plena carga y en pleno verano. En el cálculo del condensador nunca aplicaremos un factor de alternancia, puesto que nos podemos encontrar con la central parada en verano. Siempre es mejor dejarlo un poco «sobrado».

Para la elección del condensador hay que tener en cuenta el consumo, especialmente con ventiladores radiales o centrífugos. Estos ventiladores consumen mucho si van al 100% de su capacidad. Siempre que podamos, elegiremos un condensador con ventiladores axiales de bajo consumo.

Seguridades

Las seguridades que se instalarán en una central frigorífica serán las mismas que pondríamos en una unidad condensadora simple y básicamente serán:

• Presostatos de alta y presostatos de baja por compresor. Siempre que tengamos un problema en un compresor, este se ha de parar.
• Presostatos de alta y presostatos de baja, generales. El hecho de tenes más automatismos que pueden dar problemas de funcionamiento, hace imprescindible la instalación de presostatos generales que nos pararan toda la instalación, en caso de fallo de los presostatos individuales de cada compresor.
• Válvulas de seguridad. En un circuito con gases halogenados tendremos que instalar las típicas válvulas de seguridad en el recipiente de líquido. A tener en cuenta que con capacidades de más de 100 litros es obligatorio el montaje de 2 válvulas. Pero también tenemos actualmente las centrales frigoríficas con CO2 (R-744) que debido a su diseño pueden requerirse el montaje de válvulas de seguridad en los circuitos de baja, alta o de líquido. Cada central deberá analizarse donde es necesaria una válvula de seguridad.
• Presostatos diferenciales de aceite. En los compresores con bomba de aceite, es necesario el montaje de este dispositivo de seguridad. Puede ser electromecánico o electrónico.
• Detectores de fugas. En una central frigorífica cabe mucho más refrigerante que con circuitos independientes. Es por esto que una fuga puede crear concentraciones peligrosas en recintos cerrados. Es por esto que es obligatorio un detector de fugas en la sala de máquinas y en todos los recintos que pueden ser susceptibles de albergar concentraciones peligrosas de gas refrigerante. En cada caso se debe de calcular sobre la base del límite práctico que tenga el refrigerante utilizado.

La lista anterior es la básica i que se puede ampliar, puesto que si el refrigerante es inflamable tendremos que adecuar la instalación y los equipos al riesgo de inflamabilidad o explosión que podamos tener.

Sistemas de control

Antiguamente, las centrales frigoríficas se controlaban con presostatos y ya está. Hoy en día el control de una central frigorífica se confía a modernos controladores electrónicos que mejorarán la eficiencia de la instalación.

En el mercado encontraremos controladores específicos para una central frigorífica y los principales fabricantes de electrónica para refrigeración ya tienen uno. También podemos hacerlo con un autómata programable, pero debido a la gran fiabilidad de los equipos estándard, no recomiendo esta opción.

Con un controlador electrónico podremos:

• Alternar el funcionamiento de los compresores e Instalar variadores de frecuencia en los compresores para manener una presión de aspiración lo más estable posible.
• Alternar el funcionamiento de los ventiladores del condensador y también variar la velocidad de ellos mediante variadores o con señales analógicas hacia los modernos ventiladores EC
• Modificar la consigna de evaporación (evaporación flotante) mediante el análisis de cargas y temperaturas de la instalación.
• Modificar la consigna de condensación (condensación flotante), mediante los parámetros introducidos para mejorar el consumo.
• Visualizar las horas de funcionamiento de los compresores y ventiladores del condensador.
• Conexión a un sistema de supervisión remoto.

REGULACIÓN DE LA CENTRAL FRIGORÍFICA

Es importantísimo la buena regulación de una central. Una mala regulación nos puede llevar a problemas de consumos excesivos, retornos de líquido en la aspiración, presiones irregulares tanto en la aspiración como en la descarga, etc.

La regulación de una central frigorífica se debe de confiar a un técnico formado correctamente para este hecho. Para esto se analizarán las temperaturas de funcionamiento, presiones de diseño y sobre todo, la instalación que tenemos delante.

En un artículo anterior ya explicamos la necesidad de controlar la presión de aspiración. La regulación, con los modernos controladores electrónicos, suele ser sencilla y simplemente hay que tener en cuenta las presiones para las cuales se ha diseñado.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE UNA CENTRAL FRIGORÍFICA

No todo es bueno. Algúna cosa mala deben de tener las centrales

Ventajas

• Eficiencia energética; El hecho de poder controlar exactamente las presiones, tanto la de aspiración como la de descarga, hace que los consumos se reduzcan
• Menor coste de mantenimiento: Mantener una central frigorífica suele ser más económico que mantener varias unidades condensadoras individuales, ya que el mantenimiento se realiza en un solo lugar.
• Mejor control: Los equipos electrónicos nos permitirán una conexión remota o simplemente el conteo de las horas de funcionamiento de los diferentes motores de la central.
• Fácil instalación: Menos número de compresores y menos líneas frigoríficas hacia los servicios.
• Ahorro de espacio: Una central frigorífica ocupa menos espacio que varias unidades condensadoras individuales, lo que puede ser especialmente importante en edificios o locales comerciales donde el espacio es limitado.
• Menor potencia instalada: Si el sistema lo permite, podremos aplicar un factor de simultaneidad que nos reducirá la potencia instalada.
• Mejor regulación de las temperaturas: Debido al control más lineal de la presión de aspiración, los servicios frigoríficos nos funcionarán mejor.
• Mayor durabilidad: Las centrales frigoríficas suelen ser más duraderas que las unidades condensadoras individuales, ya que están diseñadas para funcionar de forma continua y a largo plazo.

Inconvenientes

• Costo inicial más alto: El costo inicial de una central frigorífica es generalmente más alto que el costo de varias unidades condensadoras individuales.
• Mayor complejidad: Las centrales frigoríficas son sistemas más complejos que las unidades condensadoras individuales, lo que puede requerir una mayor capacitación y experiencia para su instalación, operación y mantenimiento.
• Fallos críticos: Si la central frigorífica falla, puede afectar a todas las áreas que dependen del sistema de refrigeración, lo que puede provocar mayores costos de reparación y posibles pérdidas en productos refrigerados.
• Gran carga de refrigerante en un solo circuito: Con equipos individuales tendríamos mucho más refrigerante que con una central, pero debido a que en una central solo tenemos un circuito, la carga es elevada y en caso de fuga se pueden perder muchos kg de refrigerante.
• Necesidad de una ubicación adecuada: Para instalar una central frigorífica se requiere de un espacio adecuado y suficiente para su ubicación, lo que puede ser un problema en algunas instalaciones.

Espero que este articulo te aclare las dudas sobre las centrales frigoríficas y si tienes alguna duda o consulta, escribe en los comentarios!