What is a Chiller in HVAC & How Does it Work

Un enfriador es una máquina que elimina el calor del agua y envía agua enfriada al equipo, proceso o edificio. En un sistema HVAC, el agua enfriada fluye a través de serpentines en las unidades de tratamiento de aire y unidades de ventiloconvector. El aire pasa sobre esos serpentines y baja su temperatura. El agua más caliente regresa al enfriador y el ciclo se repite.

Las personas a veces confunden los enfriadores con los aires acondicionados. Ambos se usan para enfriar, pero funcionan de manera diferente. Un aire acondicionado enfría el aire directamente. Un enfriador enfría el agua que luego enfría el aire. Ese paso adicional ofrece flexibilidad.

Un solo enfriador puede alimentar varias zonas. Puede manejar cargas mayores y conectarse a equipos de proceso. Por eso los enfriadores predominan en los sistemas HVAC comerciales e industriales.

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¿Cómo funciona un enfriador en un sistema HVAC?

El ciclo de refrigeración de un enfriador

• evaporador
En el corazón de un enfriador mecánico se encuentra un ciclo de refrigeración. Este tiene cuatro etapas principales que se repiten continuamente. La primera es el evaporador. El agua caliente del edificio pasa por una bobina en el evaporador. El refrigerante dentro de la bobina absorbe el calor y hierve convirtiéndose en vapor. Ese proceso enfría el agua.

• compresor
A continuación, el compresor aspira ese vapor y aumenta su presión y temperatura. Los compresores vienen en diferentes tipos. En los sistemas reales se pueden ver compresores scroll, de tornillo y centrífugos. Cada uno tiene un comportamiento distinto a carga parcial y diferentes necesidades de mantenimiento.

• condensador
Después de la compresión, el refrigerante fluye hacia el condensador. El condensador expulsa el calor al ambiente exterior. En una unidad enfriada por aire, los ventiladores mueven aire ambiente a través de las bobinas del condensador. En una unidad enfriada por agua, el agua del condensador lleva el calor a una torre de enfriamiento. Una vez que el refrigerante libera el calor, se condensa nuevamente en líquido.

• dispositivo de expansión
La última etapa es el dispositivo de expansión. Este dispositivo reduce la presión del refrigerante. El líquido más frío y de baja presión regresa al evaporador para comenzar nuevamente el ciclo.

Cómo se integra el enfriador con los sistemas HVAC

El enfriador se conecta a un circuito de agua fría y a la disposición de la sala de máquinas. Las bombas mueven el agua fría desde el enfriador hacia las unidades de tratamiento de aire y los ventiloconvectores. Las válvulas y los termostatos controlan hacia dónde va esa agua fría y cuánta circulación recibe cada zona.

En plantas más grandes se utiliza bombeo primario-secundario. Esto separa el flujo del enfriador del flujo de distribución. El resultado es una operación estable del enfriador y un mejor control durante cargas variables. En sistemas más pequeños, un solo bucle de bomba puede funcionar bien y mantener los costos bajos.

Los controladores conectan el enfriador al sistema de automatización del edificio. Los reinicios de puntos de ajuste, la secuencia líder-seguidor y la detección de fallas ayudan a que la planta responda a cambios de carga. Por ejemplo, reducir la temperatura del agua fría durante las estaciones intermedias puede ahorrar energía manteniendo el confort.

La integración también incluye realidades de mantenimiento. La calidad del agua importa. La cal y la corrosión reducen la transferencia de calor y aumentan el consumo de energía. Las torres de enfriamiento para enfriadores de agua requieren tratamiento e inspección regulares. Los enfriadores aire-aire necesitan flujo de aire despejado y revisiones estacionales de los ventiladores.

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Tipos de enfriadores en HVAC

Enfriadores enfriados por aire

Los enfriadores enfriados por aire rechazan el calor directamente al aire ambiente. Normalmente se colocan en los techos o junto a los edificios. Los ventiladores mueven el aire exterior a través de las bobinas del condensador. Estas unidades son más fáciles de instalar porque no tienen torre de enfriamiento ni circuito de agua del condensador.

Funcionan bien para edificios de tamaño medio y cuando el acceso al agua es limitado. La desventaja es la menor eficiencia en climas muy calurosos y un mayor nivel de ruido en el lugar de instalación.

Enfriadores enfriados por agua

Los enfriadores enfriados por agua rechazan el calor en un circuito de agua del condensador que alimenta una torre de enfriamiento. La torre libera calor mediante evaporación y hace que los enfriadores enfriados por agua sean más eficientes. Estas unidades son comunes en hospitales, centros comerciales y edificios altos donde las cargas de refrigeración son grandes y estables.

Necesitan equipo adicional de planta, como torres, bombas y tratamiento de agua. Esto aumenta el costo, pero a menudo se compensa con facturas de energía más bajas y un funcionamiento más silencioso.

Enfriadores de absorción

Los enfriadores de absorción utilizan calor en lugar de un compresor mecánico para mover el refrigerante. Funcionan con vapor, agua caliente o gas de combustión directa. Dentro de la máquina, una solución absorbente recoge el vapor de refrigerante y luego lo libera cuando se calienta.

Estos enfriadores son útiles donde hay calor residual disponible o la electricidad es costosa. Tienen menor consumo eléctrico pero un coeficiente de rendimiento inferior en comparación con los enfriadores mecánicos. Verá sistemas de absorción en plantas de cogeneración y sitios industriales.

Conclusión

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