¿Qué es Chiller Surge?

Chiller Surge representa un desafío operativo significativo en los sistemas de refrigeración, particularmente en HVAC y aplicaciones industriales a gran escala. Esta sección proporciona un examen integral del aumento de los enfriadores, sus causas, efectos y estrategias de prevención, basándose en ideas detalladas para garantizar un comprensión profunda para los profesionales y los entusiastas por igual.

Definición y mecanismo del enfrentamiento de enfriadores

La sobretensión del enfriador se define como una condición en la que la presión del condensador excede la capacidad de presión máxima del compresor, lo que lleva a una inversión del flujo de refrigerante. Específicamente, cuando la presión del condensador supera la capacidad del compresor para mantener el flujo directo, ilustrado por un ejemplo en el que un elevador de compresor de 600 kPa (con un máximo de 900 kPa y un mínimo de 300 kPa) se excede mediante una presión condensadora de 1000 kPa, el refrefrigerante fluye hacia atrás a través de la línea de descarga hacia la línea de descarga en la línea de succión en la línea de succión en el condensador de 1000 kPa. Este fenómeno es audiblemente evidente como un ruido fuerte, gimiendo o chillado del compresor, acompañado de grandes columpios en los amplificadores dibujados, lo que indica inestabilidad eléctrica.

Este aumento interrumpe el ciclo normal de compresión de vapor, que es fundamental para mantener la eficiencia de enfriamiento. Puede ocurrir en enfriadores refrigerados por aire y refrigerados al agua, con riesgos particulares en los sistemas que operan bajo diferenciales de alta presión o condiciones de carga parcial.

Causas de sobretensión

Varios factores contribuyen al inicio del aumento del enfriador, cada uno relacionado con el diseño del sistema, el mantenimiento o las condiciones operativas:

1. Bloqueo parcial en la línea de retorno del condensador: Una restricción en la línea de retorno del condensador reduce el flujo de refrigerante por debajo del mínimo requerido, lo que hace que la presión se acumule en el condensador. Esto puede resultar de escombros, escala o diseño inadecuado del sistema, afectando directamente la capacidad del compresor para administrar la presión.
2. Problemas de la torre de enfriamiento: La incapacidad de la torre de enfriamiento para rechazar el calor de manera efectiva es una causa común. Los problemas específicos incluyen:
   • Corturas de transmisión rotas o fallas del motor, deteniendo el funcionamiento del ventilador.
   • Acumulación de hojas o escombros que reducen la distribución de agua a través de la torre.
   • Filtros de bomba bloqueados o escala/escombros en bandejas de distribución, lo que impide el flujo de agua y la disipación de calor. Estas fallas conducen a temperaturas y presiones del condensador elevadas, empujando el sistema a condiciones de aumento.
3. Entrada en tubos de condensador: Con el tiempo, los tubos del condensador pueden acumular suciedad, escala u otros contaminantes, reduciendo la superficie de transferencia de calor. Esto disminuye la capacidad del condensador para rechazar el calor, aumentar la presión y arriesgarse a la oleada.
4. Operación de carga parcial: Operar un enfriador a una capacidad reducida, especialmente cuando la carga cae por debajo de un umbral crítico, puede causar temperaturas y presiones insostenibles. Sin suficiente flujo de gas a través del compresor, el sistema puede ingresar al aumento, particularmente en sistemas no equipados con mecanismos de control de capacidad.

Efectos del aumento de la enfriadora

Los efectos del aumento de la enfriadora son significativos y pueden comprometer la integridad del sistema:

• Daño mecánico: El flujo hacia atrás de los sujetos refrigerantes el compresor al estrés mecánico, dañando los componentes internos como los rodamientos, los impulsores o los sellos, lo que lleva a reparaciones o reemplazos costosos.
• Interrupción operativa: El ruido fuerte, descrito como gemido o chillido, y grandes columpios en amplificadores dibujados indican inestabilidad operativa, lo que puede conducir a los apagados del sistema y el tiempo de inactividad, lo que afecta la productividad.
• Eficiencia reducida: Surge interrumpe el ciclo de refrigeración normal, reduciendo la eficiencia de enfriamiento y el aumento del consumo de energía, a medida que el compresor lucha por mantener el flujo directo, potencialmente aumentando los costos operativos.

Estrategias de prevención y mitigación

La prevención de la sobretensión del enfriador requiere enfoques de diseño y mantenimiento proactivo, con varios métodos efectivos identificados:

1. Unidades de velocidad variable (VSDS) o unidades de frecuencia variable (VFDS):
   • Estos dispositivos modulan la velocidad de rotación del compresor para que coincida con la demanda de enfriamiento, asegurando un funcionamiento eficiente en diferentes cargas. Al reducir la velocidad durante la baja demanda, los VSD/VFD evitan que la presión del condensador exceda la capacidad del compresor, mitigando el riesgo de aumento.
2. Derivación de gas caliente:
   • Este sistema desvía una porción del gas refrigerante caliente desde la descarga del compresor hasta la entrada del evaporador. Mantiene una velocidad de flujo mínima a través del compresor durante las condiciones de baja carga, asegurando el funcionamiento continuo y evitando el aumento del aumento al estabilizar el flujo de gas.
3. Difusores variables:
   • Instalado en compresores, los difusores variables ajustan el espacio para el flujo de refrigerante en la voluta (la tubería de descarga curva). Esta optimización mantiene la velocidad del gas y el equilibrio de presión, reduciendo la probabilidad de aumento, particularmente en los compresores centrífugos.
4. Mantenimiento regular:
   • Los controles de rutina de bloqueos en las líneas de retorno del condensador, asegurando la eficiencia de la torre de enfriamiento al limpiar los desechos y mantener la operación de la bomba, y la limpieza de los tubos de condensador para evitar el ensuciamiento es esencial. La monitorización de las presiones y temperaturas del sistema puede detectar signos tempranos de aumento, lo que permite una intervención oportuna.

Implicaciones prácticas y contexto de la industria

Chiller Surge es un problema prevenible con implicaciones significativas para la confiabilidad del sistema y los costos operativos. Por ejemplo, una cervecería que usa una enfriadora de 30 toneladas para mantener la fermentación a 55 ° F (13 ° C) podría enfrentar un aumento si la torre de enfriamiento falla debido a los escombros, lo que lleva a problemas de calidad de inactividad y productos del producto. La implementación de VSDS o el bypass de gas caliente en dichos sistemas asegura la estabilidad, mientras que el mantenimiento regular evita el aumento relacionado con el incumplimiento en entornos industriales como las instalaciones de almacenamiento en frío.

Las tendencias actuales, como se señaló en las directrices de ASHRAE y los recursos escolares de HVAC, enfatizan los controles inteligentes y el mantenimiento predictivo para mejorar la prevención del aumento, alineándose con los objetivos de eficiencia energética. A medida que evolucionan los sistemas de enfriadores, la comprensión y el abordaje de la sobretensión sigue siendo crítico para optimizar el rendimiento y extender la vida útil del equipo.

Tabla de comparación: aspectos de sobretensión