Alfredo Sotolongo, en su acostumbrada columna de opinión, trae para esta edición de la revista ACR LATINOAMÉRICA una reflexión acerca de la disminución en el consumo de energía en un sistema de aire acondicionado.por: Alfredo Sotolongo
Acabo de regresar de vacaciones en un crucero por el Caribe Occidental tocando puertos en Gran Caimán, Cartagena, Panamá, Costa Rica, Honduras y México en todos esos puertos confirmé que nuestro Caribe es maravilloso y que la combinación de alta temperatura y humedad son factores determinantes a controlar para mantener no sólo el confort deseado, sino también minimizar el consumo de energía cuando el sistema de aire acondicionado a usar es de expansión directa. Lo cual me ha motivado a compartir mi experiencia con ustedes en esta columna de Opinión.
El control de la temperatura y la humedad es, además, importante para mantener la calidad del aire interior. Sistemas de control de dos posiciones (encendido y apagado) se han usado por muchos años, sin embargo, las marcadas fluctuaciones en dichas variables crean situaciones donde cuando está satisfecha la temperatura, la humedad crea incomodidad y cuando pudiera estar satisfecha la humedad, el área acondicionada podría estar sobre enfriada. Esto no solo crea incomodidad sino también un desperdicio de energía.
Inclusive cuando se utiliza el estado gaseoso del refrigerante caliente (hot gas bypass) y el sistema se encuentra operando a cargas parciales, el compresor de dos posiciones se apaga debido a la baja presión de succión y también, porque el sistema no genera suficiente gas caliente para operar continuamente a dichas cargas parciales.
La tecnología del control de sistemas de expansión directa ha evolucionado en los últimos años y compresores modulantes están disponibles en estos momentos para satisfacer las necesidades de control de temperatura y humedad de la forma más eficiente posible ya que proporcionalmente se ajustan a la carga del área acondicionada.
El compresor modulante, para satisfacer tanto la carga por calor sensible como latente, no va a ciclar entre encendido y apagado como lo hacen los compresores que su control es de dos posiciones, que ciclan constantemente para satisfacer la carga. El compresor modulante va a permanecer encendido por más tiempo, manteniendo así el mejor control posible de la temperatura y la humedad y minimizando el consumo eléctrico que se crea cada vez que arranca.
Los sistemas de aire acondicionado operan la mayor parte del tiempo a cargas parciales y realmente el problema se crea bajo esa condición, especialmente cuando hay gran ausencia de calor sensible. Cuando se compara un sistema con compresor modulante y uno de dos posiciones utilizando gas caliente, el modulante es aproximadamente 35% más eficiente.
La empresa AAON es el fabricante que ha dedicado más tiempo a investigar y desarrollar unidades de expansión directa usando compresores modulantes, especialmente en aplicaciones de 100% aire exterior. La operación del compresor modulante es muy sencilla, el motor opera continuamente, sin embargo, el bombeo de refrigerante desde el compresor se compone de dos etapas. En la etapa llamada “cargada”, el compresor opera como un compresor normal tipo “Scroll” y suministra 100% de la masa de refrigerante, la etapa llamada “descargada” suministra 0% de refrigerante.
El tiempo de cada etapa se controla a través de una válvula solenoide que permite el suministro de refrigerante. Dicha válvula permite que los “scroll” dentro del compresor se separen y no puedan comprimir el refrigerante, cuando la solenoide se reactiva los “scrolls” se unen de nuevo y descargan el refrigerante comprimido. El tiempo que la solenoide está en cada etapa dentro de un ciclo es lo que determina el porcentaje de la capacidad.
Por ejemplo, en ciclos de 20 segundos, si el compresor está cargado por 4 segundos y descargado por 16 segundos, entonces la capacidad es 20%. Sin embargo, si está cargado por 10 segundo y descargado por 10 segundos, entonces la capacidad es 50%.
Un ejemplo sencillo y práctico de la aplicación de estas unidades ha sido unas salas de cine en Panamá donde la humedad es extremadamente alta y en las primeras salas que construyeron se les presentaron problemas de control de humedad y/o de sobre enfriamiento. Originalmente utilizaron unidades de expansión directa de 15 toneladas con dos compresores de 7.5 toneladas cada uno. Especialmente cuando las salas estaban con pocas personas, menos carga que las 7.5 toneladas de uno de los compresores, cuando la temperatura estaba satisfecha y el compresor se apagaba, la humedad aumentaba considerablemente creando un ambiente desagradable.
En las nuevas salas, recientemente inauguradas, se instalaron unidades en el techo a prueba de intemperie con aislamiento 2” y dos compresores de 7.5 toneladas cada una. Uno de los compresores es modulante para satisfacer las cargas parciales y el otro de dos posiciones. Según aumenta la carga el compresor modulante aumenta su capacidad, una vez llega a 100% de su capacidad, el segundo compresor entra en operación y se descarga completamente el modulante. Una vez sigue aumentando la capacidad el compresor modulante empieza a incrementar su capacidad proporcionalmente al crecimiento de la carga.
Estas unidades con compresores modulantes, no sólo satisfacen la necesidad de mantener el confort a cualquier carga parcial, sino que también su eficiencia es mayor cuando se comparan con las unidades originales de dos posiciones (encendido y apagado) no modulantes.
Estas unidades de expansión directa con compresores modulantes ofrecen una solución práctica y económica ya que obtienen el confort deseado y el ahorro de energía justifica la inversión en muy corto tiempo.
