¿Cómo funciona un chiller?

Los edificios modernos suelen distribuir el enfriamiento mediante agua en lugar de largos conductos de aire. Un chiller se encuentra en el centro de este enfoque: elimina el calor del agua utilizando el ciclo de compresión de vapor, y затем el sistema hace circular esta agua enfriada hacia las Unidades Manejadoras de Aire (AHU) o las Unidades Fan Coil (FCU) en todo el edificio.

Este artículo define qué es un chiller en HVAC y qué hace, y luego explica cómo funciona un chiller mediante un diagrama claro.

 

¿Qué es un Chiller en Climatización?

 

En el uso común, “chiller” o “enfriador de agua” se refiere a una unidad prefabricada de enfriamiento de agua que atiende cargas de climatización de espacios o procesos. Esta unidad forma parte de un sistema de chiller más amplio que incluye bombas, controles y, cuando se especifica, torres de enfriamiento y circuitos de agua del condensador. Concebir el sistema de esta manera ayuda a las personas no especializadas en ingeniería a comprender qué hace un chiller y cómo el circuito de agua fría se integra en la operación diaria.

 

¿Cómo funciona un chiller?

 

En esencia, el ciclo desplaza el refrigerante a través de: compresor → condensador → válvula de expansión → evaporador.

El compresor eleva la presión y la temperatura del refrigerante. El condensador rechaza el calor y condensa el refrigerante hasta convertirlo en un líquido de alta presión. La válvula de expansión regula el flujo y reduce la presión y la temperatura. El evaporador absorbe el calor del circuito de agua helada, y esa agua enfriada se suministra a las unidades AHU/FCU, para luego regresar más caliente al chiller.

Con esta base, veamos cómo los chillers de LG enfriados por agua y por aire aplican este ciclo en la práctica.

 

Chillers enfriados por agua

 

Un chiller enfriado por agua forma parte de una planta central que disipa el calor hacia el agua de enfriamiento y una torre de enfriamiento, y luego distribuye agua helada a lo largo de todo el edificio. Esta configuración es ideal para instalaciones grandes o complejos de múltiples edificios, que se benefician de una capacidad estable y un control centralizado.

 

Cómo funciona un chiller enfriado por agua de LG?

 

El chiller centrífugo de LG utiliza un compresor de dos etapas con expansión en dos etapas y un economizador externo. Las Inlet Guide Vanes (IGV) regulan el flujo de vapor a baja presión hacia el primer impulsor para el control de capacidad. Después de la compresión en la primera etapa, el flujo se mezcla con vapor frío proveniente del economizador y entra en el segundo impulsor para la compresión final.

En el condensador, el gas a alta presión disipa el calor hacia el agua de enfriamiento proveniente de la torre de enfriamiento; LG hace circular esta agua a través del haz del condensador para condensar el refrigerante gaseoso en un líquido de alta presión. El líquido pasa por un primer y segundo dispositivo de expansión, reduciendo su presión y temperatura antes de ingresar al evaporador.

En el evaporador, esta mezcla a baja presión absorbe calor del agua helada que circula dentro de los tubos y se evapora. Posteriormente, la planta bombea esta agua helada a través de los serpentines de enfriamiento del edificio (AHU/FCU) para enfriar el aire de suministro, y el agua de retorno, ya más caliente, regresa al chiller para repetir el ciclo; mientras tanto, el circuito de agua del condensador transporta el calor rechazado de vuelta a la torre de enfriamiento.
El controlador de LG puede gestionar directamente las bombas de agua helada y de agua de enfriamiento, así como el ventilador de la torre. Además, monitorea la temperatura y el caudal del agua helada para mantener el punto de consigna establecido.

En el lado del agua, el agua helada sale del evaporador por la conexión de salida, es bombeada a través del edificio hacia los serpentines de enfriamiento en las unidades AHU/FCU, donde enfría el aire de suministro, y luego regresa más caliente a la conexión de entrada para repetir el ciclo.

Debido a que el calor se disipa directamente al aire exterior, en esta configuración no existe un circuito de agua del condensador ni una torre de enfriamiento; los ventiladores del condensador se encargan de la disipación del calor.

¿Dónde encajan los chillers enfriados por aire con compresor scroll inverter de LG y por qué?

 

Funcionan muy bien en proyectos de un solo edificio y en aplicaciones de retrofit, como escuelas, oficinas, hospitales, hoteles, piscinas, ciertos procesos industriales y granjas inteligentes. No requieren torre de enfriamiento, la instalación en exteriores es sencilla y el control inverter gestiona eficientemente las cargas variables, lo cual resulta especialmente útil cuando la demanda fluctúa a lo largo del día. Además, la conexión a sistemas de tuberías de agua existentes suele ser más rápida y simple.

La elección entre sistemas es diferente, aun cuando el ciclo de refrigeración sea el mismo. El método de disipación de calor (aire vs. agua/torre), la escala y distribución (un solo edificio vs. múltiples edificios), el perfil de carga (variable vs. constante) y las condiciones de proceso o calidad llevan a soluciones distintas. Estos cuatro factores influyen directamente en las restricciones del sitio y en la estructura de costos, por lo que el tipo de chiller más adecuado depende del edificio y su sistema, no únicamente del ciclo de refrigeración.