El corazón de un chiller es el compresor; es el componente que determina en gran medida la eficiencia del sistema, el nivel de ruido, el comportamiento frente a las vibraciones y el coste de mantenimiento a largo plazo. Elegir correctamente entre los distintos tipos de compresores para chiller no consiste solo en cubrir la capacidad de refrigeración; consiste en identificar la tecnología que mejor se ajusta al perfil de carga de su instalación, a sus horas de funcionamiento y a sus exigencias acústicas. En este artículo comparamos, con una mirada de ingeniería, los compresores scroll, de tornillo y de pistón a partir de criterios prácticos como el rango de capacidad, la eficiencia a carga parcial, el ruido y el mantenimiento.
¿Por qué la elección del compresor determina el rendimiento de un chiller?
El compresor es el componente activo que impulsa el ciclo de refrigeración al comprimir el refrigerante de baja a alta presión, y en él se consume la mayor parte de la energía eléctrica del sistema. Por ello, la tecnología del compresor influye directamente en los valores de COP y EER, es decir, en la refrigeración obtenida por cada kW de electricidad consumido.
Sin embargo, la verdadera diferencia no surge a plena carga, sino a carga parcial. Los chillers industriales pasan la mayor parte del tiempo funcionando por debajo de su capacidad máxima; por eso el método de control de capacidad del compresor —si es escalonado o continuo— resulta determinante en el consumo energético anual.
Compresor scroll: silencioso y fiable en capacidades pequeñas y medias
El compresor scroll comprime el refrigerante de forma gradual entre dos placas en espiral (voluta), una fija y otra con movimiento orbital. Tiene pocas piezas móviles, lo que se traduce en baja vibración, funcionamiento silencioso y una elevada fiabilidad mecánica. Es la tecnología más habitual en chillers de capacidad pequeña y media.
El control de capacidad se logra normalmente mediante múltiples circuitos (varios compresores scroll conectados en paralelo): a medida que baja la carga, los compresores se van desconectando uno a uno y el sistema reduce su capacidad de forma escalonada. Esta disposición ofrece un rendimiento razonable a carga parcial y aporta redundancia; aunque falle un compresor, la instalación puede seguir funcionando a capacidad parcial.
- Baja vibración y bajo nivel de ruido
- Alta fiabilidad y mantenimiento sencillo gracias a las pocas piezas móviles
- Control de capacidad escalonado y redundancia mediante múltiples circuitos
- Solución económica y compacta para el rango de capacidad pequeña y media
Compresor de tornillo (screw): alta capacidad y sólida eficiencia a carga parcial
El compresor de tornillo comprime el refrigerante de manera continua e ininterrumpida mediante el giro de dos rotores helicoidales engranados entre sí. Este flujo continuo proporciona un funcionamiento estable y con vibraciones relativamente bajas en capacidades medias y altas; es ideal para aplicaciones de proceso que operan largos periodos a plena carga.
El punto más fuerte del compresor de tornillo es su eficiencia a carga parcial. Gracias a la válvula corredera (slide valve), la capacidad puede modularse de forma continua; y al combinarse con la opción de inverter (variador de velocidad), el régimen del compresor se ajusta permanentemente a la demanda de carga. Esto puede reducir de forma notable el consumo energético anual en instalaciones de carga variable; no obstante, el ahorro obtenido depende del perfil de carga y no es el mismo en todas las aplicaciones.
Compresor de pistón (reciprocating): clásico y de control escalonado
El compresor de pistón es la tecnología clásica que comprime el refrigerante mediante un pistón que se mueve hacia adelante y hacia atrás dentro de un cilindro. Es una solución madura y ampliamente conocida, empleada desde hace décadas; ofrece ventajas en cuanto a disponibilidad de repuestos y experiencia de campo.
El control de capacidad se realiza normalmente de forma escalonada mediante la carga y descarga de cilindros, lo que produce un comportamiento por peldaños similar a la lógica de múltiples circuitos del scroll. En contrapartida, los compresores de pistón suelen generar más vibración y ruido debido a las masas con movimiento alternativo; además, el mayor número de piezas móviles hace que el mantenimiento periódico cobre algo más de importancia.
¿Qué tener en cuenta al elegir el compresor de chiller adecuado?
La elección del compresor no puede reducirse a una única tecnología "mejor"; varía según el perfil de necesidades de la instalación. Los siguientes criterios sirven de guía para equilibrar las opciones entre los distintos tipos:
- Rango de capacidad: el scroll destaca en el rango pequeño-medio y el de tornillo en el medio-alto; el de pistón se mantiene como opción clásica en un amplio rango
- Eficiencia a carga parcial: en cargas variables y prolongadas, el tornillo con inverter aporta ventaja, mientras que los sistemas escalonados son sencillos y robustos
- Ruido y vibración: en entornos con alta sensibilidad acústica, el scroll y el tornillo son más silenciosos que el de pistón
- Mantenimiento y redundancia: la disposición de múltiples scroll ofrece redundancia, mientras que el de pistón destaca por la experiencia de campo y el acceso a repuestos
Dado que la gama de productos de Planer abarca desde lo pequeño hasta lo grande, aproximadamente de 16 kW hasta 1.270 kW, el tipo de compresor varía según el modelo y la banda de capacidad; la tecnología preferida en capacidades pequeñas no tiene por qué ser la misma que en capacidades grandes. Por ello, en lugar de generalizaciones del tipo "tal modelo utiliza sin duda tal compresor", conviene evaluar según el perfil de carga de su aplicación para obtener un resultado más acertado.
Para determinar la tecnología de compresor más adecuada al perfil de carga de su instalación, a sus horas de funcionamiento y a sus exigencias acústicas, puede ponerse en contacto con el equipo de ingeniería y servicio de Planer y solicitar una evaluación específica para su aplicación.