Prototipo de compresor GEA Bock para aire acondicionado con propano

A veces, cuando los bancos de pruebas de compresores de GEA Bock GmbH (Frickenhausen) trabajaban a pleno rendimiento durante el verano, no eran sólo los ingenieros los que sudaban. Hasta hace un año, un solo sistema eliminaba el calor del centro de pruebas de compresores y del edificio de administración. Y los bancos de pruebas siempre tenían prioridad, por lo que las pruebas de compresores se podían llevar a cabo en las condiciones requeridas.

Se agotaron las reservas de potencia frigorífica previamente planificadas

Si el centro de pruebas requería una gran capacidad de refrigeración, en casos extremos se hacía a expensas del aire acondicionado en otros lugares. Esto sólo ocurría en unos pocos días de verano, pero el sistema de aire acondicionado, que había sido diseñado con algunas reservas de capacidad de refrigeración, se agotó en esas ocasiones. En vista del aumento de la demanda de potencia en las zonas de pruebas de compresores y de los períodos de calor cada vez más frecuentes en verano, se hizo imprescindible la reconversión o ampliación de la instalación de aire acondicionado.

El propano como refrigerante: natural y eficiente

Para evitar el empeoramiento del cambio climático, que ha sido la causa de veranos más calurosos en los últimos años, GEA Bock ha hecho gran hincapié en una solución eficiente y respetuosa con el medio ambiente. Los refrigerantes sintéticos con alto efecto invernadero (GWP, Global Warming Potential) eran tabú. Como proveedor de compresores para sistemas de aire acondicionado y refrigeración, nuestro sistema interno también debía tener un carácter distintivo: un refrigerante natural era, por tanto, imprescindible.

"Dado que la carga térmica principal se produce en los meses de verano, el propileno y el propano fueron los refrigerantes más obvios", dice Manuel Fröschle, director de ingeniería de aplicación de GEA Bock y especialista en refrigerantes naturales. Los sistemas con estos refrigerantes también funcionan muy eficientemente a altas temperaturas ambientales. Finalmente se optó por el refrigerante R290, también conocido como propano.

GEA Bock dispone en su gama de productos de compresores refrigerados por gas de aspiración para hidrocarburos. Los siete tamaños (en ese momento) con 24 etapas de capacidad de 5,4 a 279,8 m³/h (50 Hz) permitieron encontrar fácilmente un compresor adecuado. "Para alcanzar la capacidad frigorífica necesaria de 132 kilovatios para el nuevo sistema, seleccionamos en primer lugar dos compresores HC HG56e controlados por variador de frecuencia, que se adaptaban a la perfección a las enfriadoras compactas de Futron", comenta el jefe de producto.

Solución redundante para un funcionamiento óptimo con carga parcial

El plan consistía en hacer funcionar dos enfriadores de salmuera idénticos a una temperatura de entrada de 6 °C y a una temperatura de retorno de 12 °C para climatizar el edificio de administración. La solución redundante permite un funcionamiento óptimo en condiciones de carga parcial. También permite realizar tareas de mantenimiento durante los períodos de transición entre las estaciones, sin tener que apagar completamente el aire acondicionado. A partir de entonces, el sistema antiguo sólo enfriaría las zonas de prueba de los compresores.

Prueba de campo con el nuevo compresor de seis cilindros

Más tarde, hubo un cambio notable en los detalles de la planificación básica: como se pudo proporcionar un prototipo del nuevo HG66e/1340-4 HC antes de que se instalaran los enfriadores de salmuera, se integró en el sistema. Al igual que el HG56e HC más pequeño, el nuevo compresor es un modelo de seis cilindros, con una potencia entre esta serie y los modelos HG88 HC. Con un desplazamiento de 116,5 m3/h a 180 m3/h (50 Hz), cierra el hueco en el rango ofrecido. La solución finalmente instalada utiliza un HC HG56e y, en paralelo, el prototipo del HC HG66e. Aparte del cambio de compresor, se mantuvo el concepto originalmente previsto para el sistema.

Control de la salida por variador de frecuencia o cierre de culatas

"La capacidad de probar nuestro primer HC HG66e en nuestras propias instalaciones fue muy atractiva", dice Manuel Fröschle. El nuevo compresor no sólo es algo más grande, sino que también ofrece más potencia y ventajas del plato de válvulas mexxFlow: la combinación de un diseño de aleta de doble anillo perfeccionado para el plato de válvulas y una cabeza de cilindro hecha a medida para ello aumenta significativamente la eficiencia del compresor. Para el HG66e HC, la salida se ajusta mediante un variador de frecuencia, mientras que para el HG56e HC la salida se controla cerrando culatas.

Propano: inflamable, pero de bajo riesgo en operación

Dado que la energía térmica del edificio se disipa a través de un circuito de salmuera a través de un intercambiador de calor, los aspectos de seguridad requeridos por el refrigerante inflamable propano (o propileno) se limitan al sistema instalado externamente, que se encuentra detrás de la sala de pruebas. Los compresores HC utilizados están optimizados para los retos que presentan los hidrocarburos, por lo que los compresores cumplen plenamente las expectativas de una larga vida útil. Para aplicaciones de hidrocarburos, en el compresor se utiliza un calentador de cárter de aceite y un llenado especial de aceite. Además, el protector electrónico del compresor se encuentra en el armario de distribución por separado. "Los propios compresores y las enfriadoras Futron ya están homologados y autorizados para el funcionamiento con hidrocarburos", añade el jefe de producto.

Con red y doble suelo

La cantidad de llenado de propano para todo el sistema es de sólo dos veces 2,1 kg. Si se produjera una fuga de gas, ésta sería detectada por los sensores de gas. Cualquier fuga causaría una parada de seguridad y un sistema de ventilación descargaría el gas combustible de la carcasa de la máquina. Para minimizar los posibles riesgos de explosión, se ha instalado un armario de distribución por separado para dichos sistemas de seguridad. La evaluación de riesgos del sistema, junto con la instalación, fue realizada conjuntamente por GEA Bock y Futron. "Puesto que el sistema contiene componentes básicos que ya estaban aprobados y eran adecuados para el propano, esto fue relativamente fácil", recuerda Manuel Fröschle.

Suficiente capacidad frigorífica incluso para los días más calurosos

Las dos enfriadoras de salmuera con compresores de seis cilindros están en funcionamiento desde la primavera de 2018 y siguen funcionando sin problemas: no se han producido averías y no son perceptibles desde el punto de vista acústico, ya que su ubicación detrás de la sala de pruebas está muy alejada de las oficinas. También es sorprendente la satisfacción de los profesionales de la empresa con el sistema de aire acondicionado. Pueden controlar la temperatura deseada, producida por los fancoils de pared, para la sala de forma individual y, gracias a la puesta en marcha de los nuevos refrigeradores, ya no temen la pérdida de capacidad de la instalación.

"Incluso en el largo y caluroso verano de 2018, durante el cual medimos temperaturas de hasta 38 grados a la sombra, no hubo quejas", dice Manuel Fröschle. El sistema de aire acondicionado, que está diseñado tanto para la eficiencia como para la sostenibilidad, también aumenta la eficiencia del personal de la empresa, ya que el estrés térmico, que reduce la productividad en los días calurosos de verano, es cosa del pasado.

Prueba de campo en el HG66e HC completada con éxito

Manuel Fröschle también está satisfecho con el resultado de la prueba de esfuerzo del nuevo HG66e HC para hidrocarburos. "El prototipo demostró ser excepcional en el verano récord y cumplió con nuestras expectativas". Ahora en plena producción, la versión HC de la HG66e también está oficialmente en la gama de productos.

También puede disipar cualquier temor de que, al cambiar a los hidrocarburos, los clientes tengan que contar con altos costos de servicio. "Cualquier persona cualificada que sepa cómo tratar con refrigerantes combustibles debe ser capaz de realizar trabajos de operación y servicio. La mayor parte del trabajo es realmente posible sin siquiera abrir el sistema en un grado significativo". Además, añade que los largos controles de fugas, como los que se requieren para la mayoría de los sistemas con refrigerantes sintéticos, no son necesarios para los refrigerantes naturales, como los hidrocarburos. Esto significa que los refrigerantes naturales propano y propileno pueden utilizarse para sistemas de aire acondicionado y fines industriales, así como CO2 y amoníaco, por ejemplo, que se utilizan generalmente en aplicaciones de refrigeración y congelación.

Características técnicas de la serie HG66e HC

• Compresor de pistón semihermético de seis cilindros
• Cuatro tamaños de capacidad cúbica, de 116,5 a 180,0 m³/h (50 Hz)
• Optimizado como la versión HC para refrigerantes de propano (R290) y propileno (R1270)
• Sistema de platos de válvulas mexxFlow 2.0 con diseño de aleta de doble anillo perfeccionado por el flujo
• Flujo de gas optimizado en el compresor
• Llenado de aceite especial para una mejor protección contra el desgaste
• Lubricación segura y fiable de la bomba de aceite
• Motores eléctricos intercambiables de alta eficiencia
• Posiciones convencionales para montajes, válvulas de gas de aspiración y mirillas, como las habituales en el mercado.

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