¿Qué es un enfriador?

Un enfriador es un sistema de enfriamiento que elimina el calor al hacer circular un refrigerante que absorbe el calor a través de una serie de mecanismos, a través de los cuales se libera el calor; Los componentes esenciales de un enfriador son un compresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador. Trabajan al unísono para hacer circular un refrigerante que elimina el calor de un proceso, operación o espacio.

Hay varios tipos diferentes de enfriadores, cada uno de los cuales tiene un proceso diferente para eliminar el calor. Todos los enfriadores usan aire o agua como método de enfriamiento. Por ejemplo, el aire enfría un sistema de enfriamiento mediante ventiladores, mientras que un enfriador enfriado por agua hace circular el agua con una torre de enfriamiento.

Aparte de los dos procesos de enfriamiento, los enfriadores se diferencian aún más por el tipo de compresor que tienen. Los compresores de todas las enfriadoras tienen la misma función: comprimir el refrigerante y aumentar su temperatura y presión antes de que pase al condensador. Hay varias variaciones en cuanto a cómo el compresor completa su función.

Los enfriadores funcionan según el principio de compresión o absorción de un vapor. Están diseñados para proporcionar un flujo continuo de refrigerante para mantener una temperatura preestablecida. Son un sistema de fluido en circulación continua que baja la temperatura al reducir el calor.

¿Cómo se usan los enfriadores?

Durante muchos años, las industrias han buscado formas de proporcionar refrigeración para los procesos de fabricación. El acondicionador de aire básico, introducido a principios del siglo XX, no podía proporcionar suficiente enfriamiento para grandes edificios, procesos de producción, maquinaria de alta capacidad y operaciones de ensamblaje.

Los avances tecnológicos, que comenzaron en la década de 1950 y continuaron hasta el siglo XXI, han introducido equipos de enfriamiento y equipos para la eliminación de calor capaces de producir temperaturas que pueden enfriar las operaciones de corte por láser y fundición a presión. Los baños de agua de mediados del siglo XX se han convertido en una parte esencial de la fabricación moderna.

Usos para enfriadores

Industrial:

Las operaciones industriales generan calor mediante el uso de fricción, equipos de alta potencia y hornos. Para aumentar la vida útil de los equipos pesados, una unidad enfriadora hace circular líquido enfriado a través de los equipos para mantener la eficiencia y la productividad.

Ambiente de trabajo:

En la planta de fabricación, las temperaturas pueden aumentar rápidamente cuando el equipo está en pleno funcionamiento, creando un entorno de trabajo inadecuado. Para proteger la seguridad de los empleados, las operaciones industriales utilizan enfriadores para mantener las condiciones de trabajo a la temperatura adecuada. Con la adición de una unidad de tratamiento de aire, los enfriadores pueden enfriar las áreas de trabajo con aire frío, como un acondicionador de aire. Según el edificio, los enfriadores de aire pueden estar en la parte superior o en el interior del edificio.

Fabricación de plástico:

El plástico es un material muy sensible a la temperatura que puede dañarse si se calienta demasiado y necesita enfriarse adecuadamente. La correcta temperatura de enfriamiento de un molde determina la calidad del producto final. Los enfriadores se utilizan para proporcionar un baño de enfriamiento que mantiene la calidad de los productos plásticos. En el proceso de extrusión, un intercambiador de calor separa el agua del proceso de extrusión del agua de enfriamiento.

Recubrimiento de metales:

La industria del revestimiento de metales utiliza la galvanoplastia a alta temperatura o sin electricidad en el proceso de revestimiento. La unión de un revestimiento sobre metal produce temperaturas extremas que requieren enfriadores de servicio pesado para eliminar el calor del metal enchapado.

La producción de alimentos:

La industria alimentaria tiene regulaciones estrictas con respecto a las temperaturas de almacenamiento de ingredientes y productos. Los enfriadores para la industria alimentaria funcionan de manera muy similar a un sistema de enfriamiento tradicional para alimentos.

Generación de energía:

Las centrales eléctricas generan una gran cantidad de calor para producir energía eléctrica. Los enfriadores enfrían componentes y procesos al absorber el calor que generan estas mismas.

Industria médica:

El equipo médico requiere un control preciso de la temperatura. Los escáneres de resonancia magnética, los escáneres de tomografía computarizada y las máquinas LINAC producen calor que debe eliminarse y controlarse. Los enfriadores proporcionan una fuente constante de temperaturas frías para garantizar el funcionamiento eficiente de los equipos críticos.

Farmacéutico:

Los medicamentos requieren el uso de agua fría en el proceso de fabricación y necesitan un control preciso de la temperatura. Las unidades enfriadoras tienen la exactitud y la precisión necesarias para el proceso de enfriamiento y pueden ser enfriadores de procesos centrales o enfriadores de procesos compactos. Los cuatro tipos básicos de enfriadores farmacéuticos son alternativos, de tornillo, centrífugos y de absorción.

Láser:

Los enfriadores láser están diseñados para enfriar equipos láser o procesos láser. Para que un láser funcione con la máxima eficiencia, debe mantener una longitud de onda óptima. Los excitadores de CO2, de alta potencia y los láseres de iones deben ser muy precisos; Dependen de un sistema de refrigeración por agua chiller para funcionar óptimamente.

Sistemas de enfriadores temporales

Casi la mitad de todos los proyectos de construcción importantes tienen sistemas HVAC temporales, alquilados, instalados, operados y mantenidos para eliminar los sistemas temporales de calefacción, ventilación y refrigeración. Los constructores y contratistas utilizan la flexibilidad de los sistemas temporales para ganar contratos para sus proyectos.

Hay tres razones comunes para el uso de un sistema HVAC temporal, que incluyen:

• Calefacción y deshumidificación: nueva construcción durante el clima frío, cuando se reemplaza el equipo o cuando falla un sistema de calefacción, y aplicaciones donde el control de la humedad es fundamental, como los centros de datos.
• Ventilación: mantenimiento de presión negativa o circulación de aire en áreas llenas de humo, áreas de presión positiva como embarcaciones grandes o refrigeración submarina.
• Aire Acondicionado – para proyectos que se están trabajando en el verano, reemplazo del sistema actual, o cuando la planta enfriadora ha fallado.

El enfriador portátil a continuación es un ejemplo de un enfriador temporal que podría usarse en el sitio de un proyecto. Este modelo en particular viene enfriado por aire y agua y tiene otras características que brindan un rendimiento excelente y excepcional pero solo se fabrica en Europa y posiblemente en USA.

 ¿Cómo funcionan los enfriadores?

Aunque existe una amplia variedad de enfriadores, la mayoría de ellos utilizan el mismo principio para eliminar el calor. Una parte esencial del proceso es el líquido refrigerante, que retiene más calor que el agua y ayuda a mantener un proceso de enfriamiento eficiente. El calor se elimina del refrigerante y se libera al aire. El concepto de enfriador se basa en el principio de que el enfriamiento implica la extracción de calor de un proceso y su liberación al aire.

Todos los enfriadores tienen un condensador, un compresor, una válvula de expansión y un evaporador que hacen circular un fluido o refrigerante. El proceso de un enfriador está diseñado para transformar el refrigerante de líquido a vapor y nuevamente a líquido. En su forma de vapor, el refrigerante elimina el calor de un proceso. Cuando el compresor y el condensador lo devuelven a su forma líquida, vuelve a circular por el sistema para capturar el calor de un proceso u operación.

Circuito de refrigeración

Compresor:

El compresor toma refrigerante de baja presión y baja temperatura y lo comprime hasta convertirlo en un gas de alta presión y alta temperatura. Los tres tipos de compresores son centrífugos, Skroll y de tornillo

Condensador:

El gas comprimido fluye a través de los serpentines del condensador, donde el aire o el agua se mueven sobre los serpentines para eliminar el calor del refrigerante. Una vez que el refrigerante pierde su calor, se condensa en un líquido.

Evaporador:

En el evaporador, el refrigerante vuelve a ser gas, se enfría mucho y absorbe calor. Es en el evaporador donde interactúan el refrigerante y el fluido y donde se extrae el calor del fluido para transferirlo al refrigerante. Tres tipos comunes de evaporadores son bobina de cobre, carcasa y tubo y placa.

Válvula de expansión:

La válvula de expansión, que también se conoce como válvula de expansión termostática o electrónica, controla la cantidad de refrigerante que pasa entre el condensador y el evaporador y cambia el flujo según la carga de enfriamiento.

Circuito de fluidos:

El circuito de fluido, o ciclo, lleva el fluido procesado al elemento a enfriar y directamente baja su temperatura.

Bomba:

El sistema de bombeo hace circular agua fría, o una solución de agua/glicol, desde el enfriador hasta el proceso de enfriamiento.

Filtrar:

El filtro está diseñado para capturar contaminantes, suciedad y partículas que puedan entrar en el fluido del enfriador. También forman parte del sistema de admisión de aire.

Intercambiador de calor externo:

El propósito de un intercambiador de calor externo para enfriadores es su uso con materiales que no pueden entrar en contacto con el enfriador. Incluyen bobinas de enfriamiento sumergibles, placa, carcasa y tubo, y tanque encamisado.

Intercambiador de calor:

Aunque el condensador actúa como un intercambiador de calor, algunos sistemas tienen un intercambiador de calor como parte del sistema de ciclo de fluidos, según el diseño del sistema.

Chiller Eficiencia Energética e IPLV

Los enfriadores consumen una gran cantidad de energía eléctrica durante el proceso de enfriamiento, cuya eficiencia se mide por la energía que consume en comparación con la refrigeración que entrega. El Coeficiente de Rendimiento (COP) y el Índice de Eficiencia Energética (EER) son los dos métodos para medir la eficiencia energética. Si un sistema tiene un COP alto, está funcionando con la máxima eficiencia. Esto también se aplica a la EER. La mayoría de las empresas indican incorrectamente que sus unidades funcionan al 100 % de EER o COP, lo cual no es posible ya que el número no incluye la carga del enfriador.

El valor integrado de carga parcial (IPLV) es un mejor indicador de la eficiencia de una unidad enfriadora, que es un estándar establecido por el Instituto de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración (AHRI). La mayor parte del tiempo, un enfriador opera por debajo de su capacidad, un cálculo determinado por el IPLV.

La clasificación IPLV incluye el entendimiento de que la mayoría de los enfriadores funcionan por debajo de su clasificación de diseño la mayor parte del tiempo. Al desglosar el rendimiento de un enfriador en cuatro cargas de diseño diferentes, la calificación final es una mejor representación del rendimiento de un enfriador.

Dado que un enfriador es uno de los mayores usuarios de electricidad que las empresas comerciales pueden comprar, es de vital importancia que los compradores comprendan cómo medir la eficiencia de un enfriador. Un enfriador que funciona de manera eficiente tiene un costo operativo más bajo, «AQUI MANEJAMOS CHILLERS LOW-COST | SOLO EN TEi» lo que genera ahorros significativos para la empresa.

tipos de enfriadores

Existen varias divisiones de enfriadores según la forma en que el refrigerante disipa el calor que absorbe y el tipo de compresor. También hay enfriadores especialmente diseñados que realizan funciones únicas e inusuales. Debido a la cantidad de desarrollos tecnológicos, mejoras y cambios en los diseños de enfriadores a lo largo de los años, es imposible formar una lista completa de todos los tipos de enfriadores.

Tipos de enfriadores

Enfriadores enfriados por agua:

Los enfriadores enfriados por agua normalmente se combinan con una torre de enfriamiento y utilizan un sistema de tratamiento de agua de condensador para eliminar los depósitos minerales. La torre de enfriamiento envía agua al enfriador para ser enfriada.

Enfriadores enfriados por aire:

Se utiliza un enfriador enfriado por aire cuando la descarga no es un problema. Absorbe el calor del agua y lo transfiere al aire: primero, el calor del agua fría en circulación se absorbe en el evaporador y, luego, el refrigerante se condensa en el condensador y libera el calor en el aire.

Enfriadores de tornillo:

Los enfriadores de tornillo pueden ser enfriados por agua o aire y usan un rotor helicoidal para mover y comprimir los vapores de refrigerante.

Enfriadores de desplazamiento:

Los enfriadores scroll tienen un conjunto de scrolls que se utilizan para comprimir el refrigerante y operar de manera más silenciosa y eficiente. Dado que son respetuosos con el medio ambiente, están aumentando en popularidad.

Enfriadores centrífugos:

Los enfriadores centrífugos utilizan la compresión para convertir la energía cinética en energía estática para aumentar la temperatura y la presión del refrigerante. Las paletas del impulsor atraen el refrigerante y lo comprimen.

Enfriadores de Absorción:

En un enfriador de absorción, un generador usa vapor o agua caliente para convertir el refrigerante en vapor, que se mueve al condensador y luego se envía de vuelta al absorbedor. El vapor refrigerante es absorbido por una solución, que se condensa en vapor para liberar calor.

Enfriadores alternativos:

Los enfriadores alternativos usan pistones y una cámara para crear presión en el refrigerante. Pueden tener una construcción sellada o abierta, con unidades selladas que tienen todos los componentes sellados en una sola unidad. Dado que las unidades recíprocas funcionan como un motor de automóvil, requieren un mantenimiento regular.

Enfriadores a prueba de explosiones:

Los enfriadores a prueba de explosiones están diseñados para uso pesado y deben seguir las pautas específicas de la Agencia Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) en su construcción. Tienen una estructura especialmente reforzada para proteger contra materiales inflamables y deben pedirse especialmente. El objetivo principal de los enfriadores a prueba de explosiones es la protección y seguridad de los trabajadores. Los enfriadores a prueba de explosiones funcionan con los mismos principios que un enfriador normal pero con una protección reforzada adicional.

Enfriadores de baja temperatura:

Los enfriadores de baja temperatura son para industrias que operan por debajo del punto de congelación y requieren enfriadores que puedan producir temperaturas de -40 °F (-40 °C). Se utilizan para pistas de hielo, refrigeración petroquímica, extracción química e industrias médica, farmacéutica y de procesamiento de alimentos, así como laboratorios de prueba de productos.

Enfriadores evaporativos:

Un enfriador evaporativo utiliza el poder de la evaporación para enfriar el aire. Cuando el agua se evapora, se convierte en gas. Las partículas de alta energía se van, lo que hace que la temperatura del aire circundante baje radicalmente. Este proceso se puede sentir cuando el aire entra en una habitación. Un enfriador evaporativo toma el proceso natural de evaporación y lo mejora mediante el uso de tecnología.

El proceso de un enfriador evaporativo requiere el uso de un depósito de agua, un ventilador y almohadillas gruesas. El ventilador aspira aire caliente, que atraviesa las almohadillas gruesas que absorben el agua del depósito. A medida que el aire caliente pasa a través de las almohadillas, el agua de la superficie se evapora y hace que la temperatura del aire baje casi 20 grados Fahrenheit.

Enfriadores láser

El término láser es un acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Un láser se crea cuando los electrones en los átomos de los materiales ópticos como el vidrio, el cristal o el gas absorben la energía de una corriente eléctrica. La energía añadida excita los electrones y mueve su órbita de baja energía a alta energía para crear radiación electromagnética.

En luz normal, las ondas de luz se mueven en diferentes longitudes de onda y direcciones, y cada longitud de onda tiene un color diferente con picos y valles. Vista a simple vista, la luz se ve blanca. En un rayo láser, la luz es coherente y se mueve en la misma dirección, con todos los picos y valles moviéndose juntos. La energía luminosa amplificada genera una cantidad significativa de energía térmica.

Cuando la luz de un láser se dirige a una superficie, su energía luminosa pasa de energía luminosa a calor que corta, derrite o quema un material. El resultado del proceso es la creación de calor que debe eliminarse para garantizar la eficiencia del láser y evitar dañarlo. Los láseres industriales utilizan varios enfriadores y métodos de enfriamiento para mantener una temperatura constante.

Los enfriadores láser están diseñados para eliminar el calor del proceso láser para mantener las longitudes de onda del láser y garantizar la calidad del rayo láser. Los enfriadores enfriados por agua potentes se usan con láseres de alta potencia, mientras que los láseres de baja potencia se pueden enfriar usando otros medios, como varios tipos de ventiladores.

Al hacer la selección de un enfriador láser, es importante elegir un enfriador que coincida con el tipo de láser que se utiliza. Los enfriadores láser se utilizan con:

• Láseres UV
• Tubo de vidrio láser CO2
• Semiconductor
• Láser de tubo de radiofrecuencia de CO2
• Láser de fibra para cortar, marcar y grabar

Placas Frías

Las placas frías son componentes clave para el enfriamiento de los láseres y se utilizan con sistemas de refrigeración por recirculación. Hay varias formas de placas frías, incluidas las entubadas y de aluminio soldadas al vacío.

• Las placas frías entubadas son placas metálicas planas con canales en uno o ambos lados de la placa que sostienen tubos que se curvan hacia adelante y hacia atrás sobre la superficie de la placa. Es a través de la tubería que el refrigerante fluye hacia el rayo láser. Las entradas y salidas de la tubería están conectadas a la fuente de refrigerante. El tubo tiene un buen contacto de superficie a superficie para optimizar la transferencia de calor.
• Las placas frías de aluminio soldadas al vacío tienen una aleta de aluminio corrugado soldada en la cavidad del fluido debajo de la superficie de montaje de la placa fría. La aleta en la placa fría crea turbulencias que reducen la resistencia térmica. Las placas frías de aluminio soldadas al vacío vienen en tamaños que van desde unas pocas pulgadas hasta varios cientos de pulgadas.

Las placas frías se pueden montar en el láser y recibir líquidos refrigerantes de un enfriador. El líquido caliente del proceso se vuelve a transferir al enfriador. En algunos casos, la placa fría puede diseñarse como los electrodos de un sistema láser.

Enfriadores Termoeléctricos (TEC)

Los TEC usan el efecto Peltier, donde se genera un flujo de calor en la conexión de dos materiales diferentes a través de los cuales pasa una corriente continua. Los semiconductores positivo y negativo están dispuestos en paralelo en el camino térmico y en serie a lo largo del camino eléctrico. A medida que se aplica voltaje, los electrones transportan calor hacia un lado, enfriando el otro lado. El calor recogido se elimina mediante ventiladores en el aire ambiente.

Un conjunto TEC puede montarse directamente en la placa fría o usarse para enfriar un líquido refrigerante. Los TEC se utilizan normalmente con aplicaciones en las que la refrigeración es inferior a 400 vatios.

Enfriadores de compresión de vapor

Los enfriadores de compresión de vapor utilizan un refrigerante que pasa por un evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión. El proceso de un sistema enfriador de compresión de vapor es eficiente para enfriar cargas de alto vatio usando menos energía. En un sistema láser, se puede utilizar un sistema de compresión de vapor variando el ciclo del evaporador. Otros métodos de enfriamiento hacen pasar el refrigerante directamente a través de la placa fría.

El enfriador de líquidos con compresor de vapor es la técnica de enfriamiento más utilizada para láseres de alta potencia. Son capaces de enfriar hasta 10kW y pueden usarse con cualquier tipo de láser.

Compresor rotativo en miniatura

El sistema de compresión rotatorio en miniatura se ha convertido en un método ampliamente utilizado para enfriar los láseres. El desarrollo del compresor rotativo ha permitido miniaturizar sistemas de compresión para cargas térmicas de 100 Watts. El diseño compacto más pequeño ha encontrado un uso extensivo con láseres.

Los enfriadores de compresor rotativo en miniatura son portátiles con control de temperatura de precisión. El enfriamiento oscila entre 3 kW y 140 kW, con temperaturas de funcionamiento de 20 °F a 80 °F (-6,6 a 26,6 °C).

Enfriamiento de Expansión Directa (DX)

En un sistema enfriador de expansión directa, el refrigerante fluye directamente a través de la placa fría y es impulsado por el compresor, un proceso que elimina la necesidad de un circuito de refrigeración por agua y simplifica el sistema. La necesidad de un circuito de refrigeración secundario se elimina en el diseño de un sistema de refrigeración de expansión directa. En el proceso, el refrigerante sufre un cambio de fase isotérmico que ofrece un control de temperatura excepcional en toda la placa fría.

Los sistemas de expansión directa tienen los componentes típicos de un compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador que absorben el calor directamente. Son una solución de refrigeración compacta con un compresor rotativo en miniatura. La ventaja del sistema es la precisión con la que controla la temperatura. Los sistemas de enfriamiento de expansión directa están diseñados para aplicaciones de alto flujo de calor, como corte y quemado con láser.

mantenimiento del enfriador

Aunque el mecanismo básico de un enfriador es el mismo para todos los tipos, al igual que con cualquier tipo de equipo industrial, el mantenimiento regular garantiza que funcionará de acuerdo con sus especificaciones. Los fabricantes recomiendan enfáticamente el monitoreo y la verificación programados de los componentes del enfriador y brindan pautas sobre cómo se debe realizar.

Mantenimiento de enfriadores

Mantenimiento del condensador:

La transferencia de calor es una parte importante del funcionamiento de un enfriador. Los serpentines del condensador se pueden obstruir o tener un paso de aire libre.

Mantenimiento del Refrigerante:

La capacidad de un enfriador para funcionar correctamente depende en gran medida del refrigerante. El refrigerante cargado incorrectamente puede afectar gravemente el rendimiento del enfriador.

Agua:

El agua utilizada con las torres de enfriamiento debe cumplir con los parámetros para un flujo de agua adecuado. Los desechos, la suciedad, los sólidos y los contaminantes pueden interferir con el flujo de agua y ser perjudiciales para el enfriador.

Comprobación del depósito:

Para obtener el mejor rendimiento de un enfriador, se deben revisar todos sus depósitos para asegurarse de que tengan un suministro adecuado de fluidos.

Control de temperatura:

Los enfriadores funcionan de manera óptima a 50 °F (10 °C). Los cambios de temperatura no controlados pueden dañar el funcionamiento del enfriador. Para obtener los mejores resultados, un examen regular de las temperaturas de entrada y salida del glicol ayuda a detectar posibles problemas.

Limpieza:

Todos los equipos acumulan suciedad y polvo en el proceso de fabricación. Para obtener la máxima eficiencia, las partes expuestas de un enfriador deben limpiarse con regularidad. Los filtros deben cambiarse para evitar obstrucciones.

Conclusión

• Una unidad enfriadora es un mecanismo de enfriamiento diseñado para producir fluidos que pueden bajar las temperaturas al eliminar el calor del fluido.
• Los descubrimientos a finales del siglo XX han creado equipos de enfriamiento capaces de crear temperaturas para procesos de enfriamiento para una amplia variedad de industrias.
• Existen varias divisiones de enfriadores según la forma en que el refrigerante disipa el calor que absorbe y el tipo de compresor. También hay enfriadores especialmente diseñados que realizan funciones únicas e inusuales.
• Aunque existe una amplia variedad de enfriadores, la mayoría de ellos funcionan con el mismo principio de eliminación de calor.
• Aunque el mecanismo básico de un enfriador es el mismo para todos los tipos, al igual que con cualquier tipo de equipo industrial, el mantenimiento regular garantiza que funcionará óptimamente y durara años.