Sistema DRC: El futuro del volumen variable de refrigerante

Realizaremos un resumen técnico en el que mostraremos las ventajas e inconvenientes que presentan el Volumen Variable de Refrigerante frente al sistema D.R.C. (Control Digital del Refrigerante) de HOKKAIDO .

GRAN INMUNIDAD A LAS INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS

El sistema DRC utiliza para la comunicación el protocolo EIA-RS 485, usado en ambientes industriales y es óptimo para la regularidad y la eficacia de la comunicación entre las unidades, debido a la elevada inmunidad a las interferencias electromagnéticas generadas por los aparatos externos.

La mayor atención exigida en la conexión de los cables de comunicación respecto a los sistemas que utilizan otros protocolos, viene ampliamente compensada por la óptima característica de comunicación citada.

El sistema DRC además de no provocar interferencias electromagnéticas, garantiza una elevada inmunidad a dichas perturbaciones.

NINGUNA PÉRDIDA DE ENERGÍA ELÉCTRICA DURANTE LA MODULACIÓN

A diferencia de los sistemas de Volumen Variable de Refrigerante durante la modulación de potencia, no se produce ningún tipo de pérdida de energía eléctrica (veremos por qué más adelante).

Tampoco se producen pérdidas de energía debido a que hay menos sistemas de control que en los sistemas inverter:

 ELEMENTOS DE CONTROL INVERTER:

Tres placas electrónicas, puente de diodos, condensadores y transistores.

Entre un 15 y un 20% de pérdidas debido a la electrónica de regulación de potencia.

ELEMENTOS DE CONTROL DRC

Una sola placa de control electrónica y 2 contactores.

Sin pérdidas debido a la electrónica.

AHORRO ENERGÉTICO

La falta de consumo energético añadido durante el período de modulación de la potencia suministrada, los pocos elementos de control del sistema, el bajo uso eléctrico durante los períodos de no-carga del compresor, la elevada eficacia frigorífica incluso con cargas parciales y una cantidad menos frecuente de paradas y puestas en marcha del compresor, permiten un ahorro energético de hasta el 20% respecto a los productos constant speed, y también un ahorro, respecto a la tecnología inverter que varía en función al tipo de compresor y al tipo de sistema.

Por este motivo, las unidades del sistema DRC tienen uno de los coeficientes de eficiencia energética más altos del mercado.

MÁXIMO CONFORT

El control inteligente de regulación de la capacidad mediante el uso de múltiples compresores que veremos en detalle más adelante, aporta mayor comodidad ya que el ciclo de marcha/paro es menos frecuente y mantiene temperaturas ambientes cómodas en un nivel virtualmente constante sin las típicas variaciones de temperatura de los sistemas de control ON/OFF.

ÓPTIMAS CARACTERÍSTICAS DE DESHUMIDIFICACIÓN

El sistema DRC funciona a temperaturas de evaporación inferiores a las de sistemas con tecnología inverter, lo que permite con la misma potencia de las unidades internas, una mejor capacidad de deshumidificación.

EXCELENTE CONTROL DEL RETORNO DE ACEITE

El control digital para la modulación de la potencia suministrada y las características específicas del Compresor Digital Scroll de Copeland que veremos más adelante, permiten un excelente control del reflujo del aceite de lubricación, debido a dos motivos:

• Durante los períodos de no-carga del compresor, el aceite no es expulsado por éste y por lo tanto en esta fase no se encuentra en circulación.
• Durante los períodos de carga, el compresor funciona siempre a la máxima potencia, marcando al flujo frigorífico la máxima velocidad, y como consecuencia, permitiendo un óptimo arrastre del aceite incluso en los puntos de las tuberías frigoríficas donde normalmente éste tiende a estancarse.

COMPRESOR DIGITAL SCROLL DE COPELAND, SU FUNCIONAMIENTO Y CÓMO SE PRODUCE LA MODULACIÓN DE LA POTENCIA SUMINISTRADA

• Compresor Digital Scroll de Copeland

La tecnología, hasta hoy la más avanzada, utilizada para la regulación de la potencia efectiva de un sistema de climatización, se basaba en el control de la velocidad del motor del compresor mediante un sistema inverter. De este modo, la cantidad de gas frigorífico trabajada por el compresor, varía en función de la carga térmica necesaria.

Ahora en el mercado se ha presentado un innovador sistema de modulación de la potencia suministrada, basado en la tecnología contenida en el compresor Digital Scroll de Copeland.

El compresor Digital Scroll. se diferencia de los compresores scroll ordinarios en que el conjunto de la cámara de compresión (estator + rotor) puede asumir dos configuraciones geométricas distintas:

Una configuración, corresponde a los momentos de carga del compresor y garantiza el aislamiento hermético de la cámara de compresión.

La otra configuración, no hermética, corresponde a los momentos de no-carga del compresor.

De este modo, el control del volumen de refrigerante en salida del compresor se realiza alternando períodos de compresión (carga o trabajo) con períodos de no-compresión (no-carga), ambos con una duración variable en función de la carga térmica o frigorífica necesaria.

• Principio de funcionamiento del Compresor Digital Scroll de Copeland™.

El conjunto estator/rotor permite dos configuraciones geométricas gracias a la posibilidad del estator de moverse axialmente con un recorrido de cerca 1mm en donde el circuito de by-pass entre la aspiración y la salida de gas del compresor, abre o cierra el circuito.

Cuando el estator está en el punto más bajo de su línea axial se encuentra casi en contacto con el rotor, crea una estrecha tolerancia, garantizando siempre la hermeticidad de la cámara de compresión, permite el movimiento

relativo entre el estator y el rotor. Esta es la configuración geométrica que corresponde al estado de carga. En este caso, la electroválvula está en ON (1); es decir, está excitada y por lo tanto cerrada.

Cuando el estator está en el punto más alto de su línea axial, es decir, a una distancia del rotor de 1mm, se crea un espacio circunferencial que permite la presencia del gas aspirado, por lo que desaparece el aislamiento hermético de la cámara de compresión. Está es la configuración geométrica que corresponde al estado de no-carga. En este caso, la electroválvula está en OFF (0); es decir, no está excitada y por lo tanto abierta.

Durante el período de carga (compresión y por tanto funcionamiento del compresor), la válvula cierra el circuito de by-pass, manteniendo separadas las zonas de aspiración y compresión, el gas comprimido en salida de la cámara de compresión va al tubo de descarga, mientras otra parte del mismo, a través de un agujero de purga va a una cámara de ejecución.

Por el contrario, cuando las condiciones de carga son tales que se requiere un menor volumen de refrigerante en circulación en el circuito frigorífico, la electroválvula abre el circuito by-pass, comunicando las zonas de aspiración y descarga.

Con esta rotura de la hermeticidad de la cámara de compresión se obtiene una comunicación efectiva entre la alta y la baja dentro del compresor, evitando así la elevada temperatura de los gases de aspiración producida en los controles de capacidad externos habitualmente utilizados en equipos de refrigeración.

• Modulación de la potencia suministrada

Como hemos visto anteriormente, la tecnología del compresor Digital Scroll de Copeland permite alternar períodos de compresión con períodos de no compresión, sin que sea necesario detener su motor asíncrono trifasico.

La modulación de la potencia suministrada se realiza controlando la duración de estos dos períodos, a través de la válvula PWM dirigida por el procesador.

La extensión del periodo de carga varía de manera continua, lo que permite adecuarse de forma extremadamente precisa a las condiciones de carga térmica o frigorífica.

El período total es la suma de los dos períodos, el período de carga y el período de no-carga:

T = Tc + Tnc

T=Período total / Tc=Período carga / Tnc=Período no-carga

El periodo total es fijo y comprende un tiempo entre 10 y 25 segundos, dependiendo de la potencia del compresor. Por lo tanto, la duración de estos dos períodos parciales determina la potencia suministrada por el compresor.

Con una necesidad de potencia a suministrar del 10% de la capacidad nominal total, el resultado se alcanza con un periodo de carga de Tc=2 segundos por lo que Tnc = T-Tc = 20 - 2 = 18 segundos.

La modulación de la potencia suministrada se realiza de manera continua, desde el 10% al 100% de la potencia nominal de las unidades exteriores y sin ningún tipo de pérdida de energía.

Características típicas de la eficiencia de un Digital Scroll y un Inverter Scroll en iguales condiciones de trabajo

La velocidad de rotación del motor del compresor permanece casi constante y varía sólo en función de la carga aplicada, que equivale a la variación de carga que se produce cuando la válvula PWM está abierta o cerrada, por lo que, durante los períodos de no-carga, el motor del compresor funciona casi en vacío, lo que supone un ahorro de la energía consumida (que el constructor del compresor calcula como un 10% respecto a la energía consumida durante la fase de compresión).

Este bajo consumo durante los períodos de no-carga, unido al hecho de que no se producen pérdidas de energía en la modulación (0% en comparación con el 15% aproximadamente de los sistemas de Volumen Variable de Refrigerante) permite mantener elevados los valores de EER y COP incluso durante el funcionamiento con una carga parcial.

INSTALACIÓN MÁS SENCILLA

El sistema DRC utiliza solamente dos secciones de tubería frigorífica facilitando, de esta manera, no solo el diseño de la instalación, sino también la propia instalación, reduciendo notablemente los tiempos de ejecución y montaje.

CAPACIDAD DE PUESTA EN MARCHA AUTOMÁTICA TRAS UN CORTE DE CORRIENTE

Incluso después de cortes eléctricos, la memoria programada no se borra con las interrupciones de suministro de energía con lo que no es necesaria ninguna reiniciación del programa.

SISTEMA DE NUMERACIÓN RÁPIDO Y SENCILLO

Sistema de numeración y elección de potencia frigorífica de las unidades interiores muy sencillo, correspondiente en un selector tipo ruleta, dejando de lado a los sistemas mediante micro-interruptores que tanto confunden, y dan a error.

FLEXIBILIDAD TOTAL

Hasta 7 tipologías diferentes de unidades internas con 46 potencias diferentes, desde 2 a 14 Kw y hasta 16 unidades interiores conectables a una sola unidad exterior.

Posibilidad de 250 m de distancia entre unidad exterior e interiores, con posibilidad de desniveles hasta 50 m.

Grandes números para satisfacer cualquier necesidad de instalación en el que cada ambiente tiene un control independiente de su climatización.

En las unidades internas tipo pared, existe la posibilidad de elegir entre válvulas de expansión internas (mayor facilidad de instalación) o externas (menor nivel sonoro).

Los sistemas DRC se adaptan fácilmente a los cambios en la disposición de los ambientes, pudiéndose añadir unidades interiores suplementarias a una unidad exterior hasta una capacidad del 130%.

Se pueden gestionar hasta 1024 unidades interiores mediante controles centralizados pudiendo controlar una sola unidad, un control centralizado, un grupo o todas las unidades.