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El control de la presión de aspiración en cualquier circuito frigorífico, pero en una central frigorífica es muy importante puesto que de ello dependerá el buen rendimiento de la instalación, así como la correcta conservación del producto.
Una central frigorífica está compuesta por varios compresores frigoríficos que se pondrán en marcha y se pararán según la demanda puntual de la instalación, que estará compuesta por varios servicios frigoríficos con demandas de frío diferentes.
El cálculo de la potencia de la central frigorífica se hace con base en la potencia total demandada por todos los servicios, aplicando los factores de corrección, y finalmente tenemos una potencia frigorífica en la central que suele ser superior a la demanda habitual de frío por los servicios frigoríficos instalados.
Esto hace que si ponemos en marcha todos los compresores de la central al 100%, tendremos una presión de aspiración muy baja y los compresores arrancando y parando sin control.
En este artículo detallaremos los problemas del mal control de la presión de aspiración y aprenderemos a regular correctamente una central frigorífica.
PRESIÓN DE ASPIRACIÓN EN CENTRALES FRIGORÍFICAS
Las centrales frigoríficas nos las podemos encontrar con la presión de aspiración regulada de la siguiente forma.
Presión de aspiración demasiado alta
Si la presión de aspiración es demasiado alta, la principal consecuencia será la falta de frío en los servicios. Para la obtención de la temperatura correcta en cada servicio frigorífico hay que tener un diferencial entre la temperatura de evaporación y la temperatura del servicio. Este diferencial variará según la instalación, pero lo tendremos con un mínimo de 5ºK y un máximo 15ºK
El problema de una presión de aspiración alta suele ser debido a la falta de potencia en la central frigorífica debido a que hay demasiados servicios demandando frío para la potencia que tiene la central. La solución a este problema es aumentar potencia de la central o disminuir servicios frigoríficos conectados a ella.
Presión de baja inestable
Una mala regulación nos puede provocar que la presión de aspiración no la tengamos estable, con subidas y bajadas de presión que hacen imposible la determinación de una temperatura de evaporación del sistema.
Básicamente provocado por un mal diseño de la instalación, ya sea debido por unos compresores sobredimensionados o por un sistema de control de la presión deficiente, deberemos corregir este problema para que la presión de aspiración sea lo más estable posible.
Si obtenemos un gráfico de presión de una central, intentaremos conseguir un gráfico lo más parecido a una línea en el sector de aspiración.
Presión de aspiración demasiado baja
Este suele ser el problema más común. Si tenemos la presión demasiado alta, los servicios no enfrían y, por lo tanto, el operario frigorista suele bajar la presión de regulación de la central para que los servicios enfríen rápidamente. Es así. La mayoría de las veces nos encontramos con centrales frigoríficas con la presión de aspiración muy baja para que los servicios enfríen correctamente y muchas veces el problema no está en la central, sino que está en la instalación.
Una presión de aspiración muy baja nos provocará unos problemas que detallamos en el siguiente punto.
PROBLEMAS DE UNA PRESIÓN DE ASPIRACIÓN DEMASIADO BAJA.
Incidiremos en esta situación de una presión demasiado baja al ser la que mayormente nos encontraremos y la que nos dará muchos problemas. Sí que es verdad que los evaporadores nos rendirán mucho al tener una diferencia de temperatura elevada, entre la temperatura de evaporación y la temperatura del elemento a enfriar pero nos acarreará muchos más problemas que beneficios.
Exceso de consumo
Evaporar más bajo de lo necesarios nos provocará un aumento de consumo y la reducción del COP de la central.
Para confirmar esto, recomiendo ver las tablas de presión y consumo de los compresores, o comprobarlos en la aplicación del fabricante, dónde veremos que al bajar la presión de aspiración tendremos un menor consumo de los compresores, pero también mucho menor rendimiento. Lo ideal es trabajar a una presión de aspiración donde tengamos una relación entre la potencia entregada y el consumo (COP) que sea lo más alto posible.
Escarcha en el evaporador
La diferencia de temperatura entre el aire que entra en el evaporador y la temperatura de evaporación nos provoca que la humedad contenida en el aire que pretendemos enfriar, se congele en la batería del evaporador.
Cuanta más alta sea la temperatura de evaporación, menor será la escarcha generada. Por el contrario, una temperatura de evaporación muy baja nos provocará una generación de escarcha enorme.
La baja presión en la aspiración nos obligará a efectuar más desescarches y más largos, que también nos penalizará el consumo global de la instalación, así como problemas de rendimiento en los evaporadores debido a que la escarcha reduce enormemente la eficiencia de los intercambiadores.
Este problema és especialmente importante en evaporadores que enfrian líquidos puesto que puede generar cristales de hielo que nos perforen el evaporador o que nos reduzcan el flujo del líquido a enfriar.
Mala conservación del producto
El alto salto térmico que provoca una muy baja presión de aspiración provoca que el producto a conservar se deteriore rápidamente debido al contraste de temperaturas de cuando funciona el evaporador, con una temperatura excesivamente baja en la salida del aire, y la temperatura del recinto cuando el evaporador para por temperatura.
El producto a conservar se resentirá debido a estos cambios de temperatura, echándose a perder rápidamente.
Otro de los problemas que ocasionará esta baja presión de aspiración será el secado del producto a conservar. Relacionado con el problema indicado en el punto anterior, la escarcha que generará el evaporador se alimentará de la humedad del producto a conservar, provocando su deshidratación. Este problema es especialmente relevante en la conservación de frutas y carnes donde se intentará tener un salto térmico entre la temperatura del recinto y la temperatura de evaporación, muy bajo.
Otra vez volvemos a indicar que lo mejor para una buena conservación del producto és una temperatura muy estable y solo se consigue con el correcto ajuste de la temperatura de evaporación.
PROBLEMAS DE UNA PRESIÓN DE ASPIRACIÓN DEMASIADO ALTA.
Esto es todo lo contrario de la situación anterior. Por un lado tendremos un COP elevado y no tendremos demasiada escarcha en los evaporadores, pero tendremos otros problemas.
Rendimiento insuficiente en los evaporadores
Si los evaporadores no están diseñados para el poco salto térmico que tendremos entre el recinto a enfriar y la alta temperatura de evaporación que tendremos, estos no llegarán a rendir lo suficiente y no se alcanzará la temperatura de consigna.
Este es el problema que comúnmente nos podemos encontrar en un sistema de central frigorífica. El motivo suele ser la falta de compresores frigoríficos en la central o la excesiva demanda por los servicios frigoríficos de la instalación.
Factor de simultaneidad demasiado elevado
Cuando se calcula una instalación frigorífica con varios evaporadores, se suele considerar que no todos funcionarán a la vez, con lo que la central frigorífica no hace falta que nos proporcione el total de la potencia de los evaporadores.
El cálculo del factor de simultaneidad debe de ser preciso puesto que si lo consideramos muy generosamente y nos quedamos cortos en la poténcia de la central frigorífica, los servicios no llegaran a la temperatura debido a que la central no puede bajar con suficiente celeridad la presión de aspiración.
¿A QUÉ PRESIÓN DE ASPIRACIÓN DEBO DE REGULAR LA CENTRAL?
Antes que nada, a mí me gusta hablar de temperatura de evaporación en lugar de presión de aspiración. Esto es debido a que la presión nos dependerá del refrigerante empleado. En cambio, la temperatura que calculemos no dependerá del refrigerante.
Primero miraremos los datos de los evaporadores que tengamos en la instalación. Si tenemos mobiliario frigorífico, el fabricante nos facilitará los datos con los que ha fabricado los muebles. Para el resto de evaporadores tendremos que saber la potencia frigorífica que se demanda en el servicio frigorífico y la potencia que nos entrega a un salto térmico. Con base en estos datos, obtendremos la temperatura de evaporación en la salida del evaporador.
A modo de ejemplo, utilizaremos los siguientes saltos térmicos:
- Evaporadores de congelados: 6K
- Evaporadores de frescos en general: 7K
- Evaporadores para larga conservación de fruta: 5K
- Mobiliario frigorífico positivo: 6K
- Evaporadores estáticos: 10K
A todo esto tendríamos que añadir la caida de presión en la tubería de aspiración desde el evaporador hasta la central frigorífica, donde siempre se intentará que sea mínima.
Ejemplo
Tenemos una instalación de cámaras frigoríficas para conservación de productos diversos, con temperaturas en cámara de +2ºC y +4ºC.
La caida de presión en la tubería de aspiración es de 0,5K
El refrigerante utilizado es R-513A
Con estas condiciones, estimaremos el salto térmico en 7K y el cálculo será:
Te = Tc – At – Cp = +2 – 7 – 0,5 = -5,5ºC
- Te : Temperatura evaporación
- Tc : Temperatura cámara
- At : Salto térmico calculado
- Cp : Caída presión en la tubería de aspiración
Para este ejemplo, regularemos la temperatura de evaporación en la central frigorífica a -5,5ªC
Utilizando una regla de cálculo, o una APP de conversión de unidades, tendremos que esta temperatura de -5,5ºC con el R-513A corresponde a una presión de 1,66Bar
A partir de aquí debemos de saber qué tipo de regulación tiene la central frigorífica y si puede controlar la presión de una forma estable. La regularemos de forma que en los picos altos no supere en exceso esta presión calculada.
Una central con regulación continua mediante variadores o sistemas «digital», regulando a una temperatura de -7ºC o -8ºC tendremos suficiente