La selección correcta de un chiller es una decisión de ingeniería que determina de forma directa la factura energética, la calidad del producto y la continuidad productiva de una planta. Cuando se habla de elegir un chiller, lo primero que viene a la mente es la pregunta "¿cuántos kW de chiller debo comprar?"; sin embargo, una decisión acertada no comienza señalando un valor de potencia en el catálogo, sino calculando correctamente en kW la carga de refrigeración real de la instalación. En este artículo abordamos, paso a paso, cómo elegir el chiller adecuado a través de los siguientes puntos: el cálculo de la carga de refrigeración, la temperatura del agua o del fluido y el ΔT, las condiciones ambientales, el refrigerante, la precisión de control, la redundancia y la necesidad de glicol.
¿Por qué la capacidad del chiller se determina según la carga de refrigeración real?
La capacidad del chiller debe ser suficiente para evacuar el calor total generado por el proceso a una determinada temperatura del agua y bajo unas determinadas condiciones ambientales. Un error habitual es fijarse únicamente en el calor nominal del proceso e ignorar las demás fuentes de calor. En realidad, la carga real que llega al evaporador es la suma del calor procedente del proceso, del aportado por la bomba de circulación, de las pérdidas de carga en la red de tuberías y de la ganancia térmica del entorno hacia el depósito y las tuberías.
Para un cálculo fiable de la carga de refrigeración, es necesario determinar y sumar por separado los siguientes componentes:
- Calor del proceso: la carga térmica principal que debe extraerse del molde, de la máquina o del reactor (kW).
- Calor de la bomba: la energía mecánica que la bomba de circulación transfiere al agua; una partida que no debe despreciarse en sistemas de funcionamiento continuo.
- Ganancia del entorno: el calor que el depósito, las tuberías y las líneas sin aislamiento absorben del ambiente caliente.
- Margen de seguridad: un margen habitualmente comprendido entre el %10 y el %20 para tener en cuenta el ensuciamiento, la pérdida de rendimiento del condensador y del evaporador, y futuros aumentos de capacidad.
Temperatura del agua y ΔT: el corazón del cálculo de la carga de refrigeración
Un mismo valor de kW significa un tamaño de chiller distinto y un rendimiento distinto según la temperatura del agua. Cuanto más baja sea la temperatura de salida del agua enfriada que se desea, más exigentes serán las condiciones de trabajo del compresor y menor será la capacidad efectiva; por ello, la capacidad de un chiller debe leerse siempre en función de una temperatura concreta de salida del agua. Una comparación realizada sin ajustar el valor del catálogo a la temperatura real de trabajo resulta engañosa.
El ΔT, es decir, la diferencia entre la temperatura de entrada y la de salida del agua en el chiller, determina tanto el caudal como el diseño del sistema. En la mayoría de las aplicaciones de proceso se prefiere un ΔT en torno a 5 °C. La carga de refrigeración se deriva del producto del caudal del fluido por el ΔT: un ΔT elevado supone menor caudal y una bomba más pequeña, mientras que un ΔT bajo implica un caudal mayor. Seleccionar de forma coherente el trío caudal, ΔT y capacidad es determinante para definir la capacidad correcta del chiller.
Condiciones ambientales y selección del refrigerante
La capacidad nominal de un chiller se indica para una temperatura ambiente determinada. En verano, la elevada temperatura del aire exterior aumenta la presión de condensación en los sistemas enfriados por aire y reduce la capacidad efectiva. Por ello, el cálculo de capacidad debe realizarse según la condición de diseño más cálida de la zona donde se ubica la planta; además, conviene prever la instalación de la máquina en una ubicación a la sombra, bien ventilada y en la que se evite la recirculación de aire caliente.
El refrigerante también forma parte de los criterios de selección. En los chillers de Planer se emplea mayoritariamente R407C y, en algunos modelos, R134a. La elección del fluido está relacionada con el rango de temperaturas de trabajo, el rendimiento y la facilidad de mantenimiento; por eso, la decisión sobre el refrigerante debe evaluarse conjuntamente con la temperatura de agua objetivo y el tipo de aplicación.
Precisión de control, redundancia y necesidad de glicol
Algunos procesos requieren una temperatura del agua de ±1 °C, mientras que otros exigen una banda mucho más estrecha. La estabilidad de temperatura influye de forma directa en la calidad del producto, en el tiempo de ciclo y en la repetibilidad. En las aplicaciones que requieren una precisión crítica entran en juego el volumen del depósito de inercia, el control proporcional y, cuando es necesario, varias etapas de compresores. En instalaciones donde la producción no puede detenerse, una redundancia N+1 —es decir, prever capacidad adicional por encima de las necesidades de una unidad— garantiza la continuidad durante las tareas de mantenimiento y las averías.
La decisión sobre el glicol o anticongelante debe tomarse, en la mayoría de los casos, en la fase de selección y no a posteriori. El glicol es necesario frente al riesgo de congelación a bajas temperaturas del agua o en líneas expuestas al exterior. Sin embargo, el glicol modifica el calor específico, la viscosidad y el rendimiento de transferencia térmica del agua. Esto obliga a revisar de nuevo el caudal —y, por tanto, el tamaño del chiller— necesario para cubrir la misma carga; una selección que no tenga en cuenta la proporción de glicol se traduce, en obra, en una falta de capacidad.
Errores frecuentes en la selección del chiller
Los errores de dimensionamiento suelen tener su origen en partir de datos incompletos. Prestar atención a los siguientes puntos evita tanto una selección insuficiente como una sobredimensionada:
- Calcular únicamente el calor del proceso y omitir el calor de la bomba y la ganancia del entorno.
- Leer la capacidad en las condiciones estándar del catálogo en lugar de la temperatura real de trabajo del agua de la planta.
- Tomar como referencia la temperatura media en lugar de la condición de diseño local más cálida.
- Ignorar el efecto del uso de glicol sobre el caudal y la capacidad.
- Sobredimensionar con un margen de seguridad excesivo y perder rendimiento y estabilidad a carga parcial.
- No planificar la redundancia (N+1) en producciones que requieren continuidad.
La selección correcta de un chiller se basa en un cálculo riguroso de la carga de refrigeración realizado con los datos reales de su instalación. Planer fabrica soluciones enfriadas por aire, enfriadas por agua, dry cooler e híbridas, desde aproximadamente 16 kW hasta 1.270 kW. Para concretar la capacidad, el ΔT y el refrigerante adecuados a su aplicación, puede ponerse en contacto con el equipo de ingeniería de Planer y solicitar una evaluación de dimensionamiento específica para su planta.