¿Qué es mejor para una planta frigorífica, un compresor de tornillo o de pistón?

La pregunta 'tornillo o pistón' está copiada casi palabra por palabra de la industria del aire comprimido, donde una máquina de pistón realmente tiene que detenerse y enfriarse entre funcionamientos. Ese marco es inútil para una planta de refrigeración y es la razón por la que tantos compradores toman una decisión costosa con la hoja de cálculo equivocada.

Un compresor de refrigeración no tiene un período de descanso. Una cámara frigorífica, una línea de helados, un sistema de estanterías de supermercado o la bodega de un barco pesquero funcionan entre 6.000 y 8.760 horas al año, y se espera que la máquina mantenga la temperatura en cada uno de ellos. Ambas tecnologías que construimos en Blait (Zhejiang Briliant Refrigeration Equipment Co., Ltd.) son semiherméticas, ambas están clasificadas para una carga de enfriamiento en un par definido de temperaturas de evaporación y condensación, y ambas están diseñadas para un servicio continuo en esas condiciones.

Así que la verdadera pregunta no es qué máquina es mejor en abstracto. Se trata de qué construcción se adapta a su elevación de temperatura, su perfil de carga, su refrigerante, su envolvente de presión y su equipo de mantenimiento. Esta guía responde a eso con los parámetros que nuestros ingenieros realmente utilizan cuando dimensionamos una planta.

Control de llave

• El ciclo de trabajo no es el discriminador en refrigeración. La relación de compresión y la temperatura de descarga son. Una máquina de una sola etapa de cualquier tipo se queda sin aliento muy por debajo de -30°C y se evapora.

• Los compresores alternativos mantienen una alta eficiencia volumétrica con una relación de presión alta, por lo que una máquina más pequeña y más barata entrega kilovatios a baja temperatura. Es por eso que nuestra gama de baja temperatura es de pistón de dos etapas: BTF4G-12.3DS, BTF6J-16.3DS y BTF6F-30.3DS.

• Los compresores de tornillo ganan en capacidad por metro cuadrado de piso, control continuo de capacidad con válvula deslizante, tolerancia al golpe de líquido y temperaturas de descarga más bajas y planas. Nuestra gama de tornillos de una sola etapa va desde YLG20Z-84 hasta YLG180G-535.

• Por debajo de aproximadamente -25 °C a -30 °C de evaporación, un tornillo necesita un puerto de inyección economizador o dos etapas para seguir siendo eficiente. Comprar un tornillo sin la conexión del economizador es el error más común y costoso en proyectos de baja temperatura.

• Por encima de los 400 kW de potencia, la construcción con tornillos deja de ser una opción y se convierte en la opción predeterminada para la carga base, con unidades de pistón escalonadas detrás.

• El componente que decide qué tan complicado es el mantenimiento de su planta no es el compresor. Son las válvulas de servicio en sus puertos de succión y descarga, y la caída de presión que agregan.

Lo que realmente difiere: dos máquinas semiherméticas, dos modos de falla

Reciprocante: alta eficiencia volumétrica y un elemento de desgaste real

Un compresor de refrigeración de pistón semihermético atrapa un volumen fijo de vapor de succión en el cilindro y lo comprime entre la corona del pistón y la placa de la válvula. Las válvulas de láminas en la culata hacen la medición, y son la parte que envejece: a 1,450 rpm cada labio de la válvula se flexiona aproximadamente 24 veces por segundo, y se flexiona contra lo que sea que el gas lleve consigo.

Esa es toda la historia del mantenimiento del pistón. La carbonización del aceite debido a una temperatura de descarga alta y sostenida endurece los labios de la válvula, pierden su sello, la compresión regresa al cilindro en la siguiente carrera y la capacidad cae antes de que algo se rompa. Nuestra de tercera generación Serie T aborda exactamente este camino: un cuerpo de compresor optimizado, una culata avanzada, un plato de válvula mejorado y cojinetes reforzados, razón por la cual la gama está especificada para un rendimiento confiable bajo carga de trabajo continua en lugar de un uso intermitente.

La ventaja estructural es igualmente real. Debido a que el cilindro se llena a partir de un volumen fijo, la eficiencia volumétrica se mantiene alta a medida que aumenta la relación de presión. En condiciones de trabajo duro, una máquina de cuatro cilindros ofrece más de su volumen de barrido teórico como capacidad de enfriamiento real que un tornillo del mismo tamaño, lo que hace que la construcción de pistón sea la respuesta económica para salas de baja temperatura y trabajos de gran elevación.

Tornillo: compresión continua, donde el control es el punto

Un compresor de refrigeración de tornillo de una sola etapa no tiene válvulas que puedan fallar. Dos rotores mecanizados con precisión giran dentro de una carcasa, sellados y lubricados por una película de aceite inyectada, y la compresión simplemente continúa mientras los rotores giran. La temperatura de descarga es más baja y mucho más plana en todo el mapa operativo, la vibración es menor y el motor se asienta en la corriente de gas enfriado en lugar de en el calor del cárter de una máquina alternativa.

Donde un tornillo obtiene su primer costo más alto es en el control. Una válvula deslizante proporciona una modulación continua de la capacidad en todo el rango de trabajo en lugar de los pasos fijos que puede ofrecer un pistón, por lo que una planta cuya carga oscila entre una carga desplegable el lunes por la mañana y una carga de retención el jueves por la noche aprovecha la demanda en lugar de ir contra ella. Nuestras unidades también utilizan un arranque de bobinado parcial, que corta la corriente de entrada, y un puerto economizador para inyección de vapor de etapa intermedia, que es lo que recupera la eficiencia a bajas temperaturas de evaporación.

El límite que importa es la relación de compresión, no el ciclo de trabajo.

Olvídese de la afirmación del ciclo de trabajo del 60-70 por ciento que leerá en los artículos sobre compresores de aire. En refrigeración, el límite que pone fin a la vida útil de una máquina de una sola etapa es la relación entre la presión de saturación de condensación y evaporación, porque esa relación determina la temperatura de descarga, y la temperatura de descarga destruye el aceite y las placas de las válvulas.

Rango operativo publicado para los bastidores de cuatro cilindros M4 de la serie T. La clase Z alcanza los -45°C evaporando el R404A y el R507A; por debajo de -30 °C, la función debe confirmarse con nuestro software de selección, y la esquina de baja temperatura necesita el controlador electrónico de inyección de líquido.

Cinco preguntas que deciden la respuesta

1. ¿Qué temperatura de evaporación y qué temperatura de condensación?

El ascensor es toda la especificación. Tome la temperatura de evaporación más fría que jamás haya visto la habitación y la temperatura de condensación en el peor ambiente que jamás haya visto la máquina, no el promedio. Los condensadores montados en el techo durante una ola de calor de verano y una cámara de explosión completamente cargada en su primer descenso después de una falla en la puerta son los dos puntos que acaban con una selección poco especificada.

Como regla general, nuestros ingenieros utilizan aproximadamente del 2 al 3 por ciento de la capacidad por cada 1 °C de aumento de la temperatura de condensación en condiciones de gran elevación, por lo que preferimos cotizar una máquina con margen en un día caluroso que una que solo parece eficiente en la placa de características. Trátelo como una estimación inicial y confírmelo con las tablas de capacidad y potencia del modelo específico.

2. ¿Cuántos kilovatios hay en el punto de calificación, no cuántos metros cúbicos por hora?

Comparar el desplazamiento entre un pistón y un tornillo no dice casi nada, porque las dos máquinas entregan fracciones tremendamente diferentes de su volumen barrido en las mismas condiciones. Compare la capacidad de refrigeración en kW y la potencia de entrada en kW en el mismo par de evaporación y condensación, con el mismo refrigerante.

Como referencia, nuestros bastidores M4 de la Serie T de cuatro cilindros (BTF4VCS, BTF4TCS, BTF4PCS y BTF4NCS) cubren una potencia de motor de 4,4 a 15 kW, un desplazamiento de 34,73 a 56,25 m3/h y un peso de 117 a 138 kg, lo que los coloca exactamente donde una unidad de tornillo estaría sobreconstruida y un pistón de dos cilindros estaría sobrecargado. En el otro extremo, nuestros modelos de tornillo YLG60G a YLG180G alcanzan hasta 535 HP para plantas de procesamiento de alimentos y almacenamiento en frío donde la superficie del piso y las cargas de los soportes de tuberías importan más que el costo inicial.

Cilindrada, potencia del motor y tamaños de puertos en toda la gama M4. El puerto de succión crece de 1 1/8 pulgadas a 1 5/8 pulgadas entre grupos de tamaños, razón por la cual la válvula de servicio sigue a la máquina en lugar del recorrido de la tubería.

3. Carga plana o carga oscilante

Si la planta mantiene una temperatura constante frente a una carga constante, ambas tecnologías funcionan cerca de su punto de diseño y gana el precio de compra más bajo del pistón. Si la carga oscila, que es lo que realmente producen los ciclos de descongelación, las aperturas escalonadas de puertas y la expansión de varias habitaciones, vale la pena pagar por el control continuo.

Una máquina alternativa de varios cilindros alcanza la carga parcial descargando cilindros individuales, por lo que sus pasos son discretos: en un bastidor de cuatro cilindros se obtiene una pequeña cantidad de mesetas de capacidad. Un tornillo de válvula deslizante se mueve continuamente a través de su rango de modulación y un VFD en cualquiera de las máquinas suaviza lo que queda. Para un almacén de distribución de veinte habitaciones, especificamos una carga base de tornillo con embellecedor de pistón; Para una ampliación de taller de dos habitaciones, especificamos dos unidades de pistón colocadas una contra otra de modo que una interrupción del servicio en una de ellas deje el stock frío.

4. Qué refrigerante, qué aceite, qué envoltura de presión

Nuestra gama de tornillos de una etapa cubre R22, R404A y R507A en los modelos YLG20Z a YLG50Z, y R134a con R407A y R407F en los modelos YLG60G a YLG180G, con carga POE150 o AB100 para sistemas R22 y POE170 para las máquinas HFC. El compacto YBF4CC-6.2ZR de cuatro cilindros y el resto de la gama YBF utilizan los mismos refrigerantes comunes.

El CO2 es una máquina diferente, no una etiqueta diferente. Nuestra serie de CO2 subcrítico ejecuta YBFS4F-7DK a YBFS4N-30DK en una ventana de evaporación de -50 °C a -10 °C con una envolvente de diseño de 3,0 MPa en el lado bajo y 5,3 MPa en el lado alto, protección de terminal IP66 y lubricación POE 60. Cualquier compresor HFC reutilizado para ese perfil de presión y temperatura fallará en la primera semana calurosa del verano.

5. ¿Quién mantiene la planta y a qué distancia se encuentra la ayuda?

Un instalador frigorífico de una red regional de cámaras frigoríficas puede cambiar en una tarde un juego de válvulas de láminas, un filtro y un aceite lubricante en una máquina de pistón con piezas de nuestro catálogo de repuestos . El servicio de tornillos es menos frecuente pero más especializado: aceite, filtro de aceite, filtro de aire y elemento separador de aceite, normalmente por un técnico capacitado, y el elemento separador es la pieza que decide si la máquina mantiene su eficiencia.

Para un barco que estará en el mar, el cálculo vuelve a cambiar. Nuestros bastidores M4 de cuatro cilindros de la Serie T cuentan con la aprobación de tipo CCS según el certificado ZG24PTB00058 para servicio de refrigeración de embarcaciones pesqueras con R507, y ese papeleo es la razón por la que especificamos la construcción de pistones para instalaciones marinas en lugar del precio. Puede leer los antecedentes de la certificación en nuestro artículo sobre sociedades de clasificación..

Compresores semiherméticos terminados en la línea de montaje de Xinchang, Zhejiang. Cada unidad se prueba antes de empaquetarla, que es lo que realmente compra un operador remoto que depende de repuestos locales.

La comparación que nadie hace: válvulas de servicio y caída de presión de succión

Toda comparación de compresores se detiene en la máquina y olvida los once componentes atornillados a ella. Fabricamos ambos, por lo que tratamos el juego de válvulas como parte de la selección y no como una compra en el sitio.

Una máquina alternativa necesita aislamiento en ambos puertos para que se pueda abrir una placa de válvula sin bombear ni recuperar toda la carga. Un tornillo necesita el mismo aislamiento, pero con un flujo sostenido mayor y con un comportamiento de retorno de aceite diferente, por lo que la geometría del puerto importa más. Nuestra válvula de cierre J2BS para compresores de tornillo es de hierro fundido, con una clasificación de 4,5 MPa entre menos 30 °C y más 150 °C para servicio R22, R404A y R507A, y está dimensionada para puertos de compresores de tornillo. En el lado del pistón, suministramos válvulas de cierre en ángulo de acero fundido para sistemas de amoníaco y freón, , válvulas de globo de hierro dúctil, , válvulas de bola de servicio de latón y bobinas de válvulas de solenoide de dos pasos , además de válvulas de retención, alivio, mantenimiento y regulación de presión y válvulas de control de temperatura del aceite para el equilibrio del circuito.

Válvulas de servicio de succión y descarga y junta rotalock en una máquina M4 de producción. Esta interfaz decide si un servicio de placa de válvulas toma una tarde o un fin de semana.

Tres consecuencias de tu decisión:

• La caída de presión en el lado de aspiración se paga en kilovatios durante la vida útil de la instalación. Una válvula o un filtro de un tamaño demasiado pequeño, o una línea encaminada para favorecer al plomero en lugar del ingeniero de refrigeración, aumenta la presión de saturación contra la que debe trabajar el compresor. Verifique la caída de presión publicada contra el flujo, nunca solo el tamaño de la rosca.

• Una planta de pistones vibra. Eso no es un defecto, es mecánica alternativa y es por eso que instalamos juntas de válvula rotalock serie TR con clasificación de 4,5 MPa desde menos 40 °C hasta más 150 °C en las conexiones de la máquina y conectores flexibles en el recorrido de la tubería. Una planta de tornillo es más silenciosa y cuidadosa con las juntas, lo que reduce, pero no elimina, ese requisito.

• Las máquinas de CO2 y de baja temperatura necesitan juegos de válvulas cuya presión y temperatura coincidan con el sobre, no con el nombre del refrigerante en el tambor. Nuestra gama de válvulas está construida para la clase de 4,5 MPa exactamente por este motivo.

Costo total de propiedad, calculado en lugar de adivinado

A las comparaciones en línea les gusta publicar una tabla de cinco años con cifras en dólares inventadas. La versión honesta es un método, porque la respuesta realmente cambia con sus horas de funcionamiento anuales.

El costo de energía es la suma, en cada banda de carga, de las horas pasadas en esa banda multiplicada por la entrada de energía en esa banda. Obtiene la entrada de energía de las tablas de capacidad y potencia en su propio par de evaporación y condensación, y obtiene el perfil de carga de la habitación. Tres entradas y sin números inventados:

1. Horario de funcionamiento anual. Una planta que trabaja menos de 2.000 horas al año, como una tienda de productos de temporada o un taller, casi nunca amortiza el sobreprecio del tornillo. Una planta de más de 6.000 horas, que es cualquier cámara frigorífica de distribución, sí lo hará.

2. Forma de carga parcial. Cuando la planta pasa la mayor parte del año entre el 50 y el 70 por ciento de su diseño, el control continuo de válvula deslizante en un tornillo generalmente supera a un pistón de velocidad fija en kilovatios-hora anuales, incluso cuando el pistón se ve mejor a plena carga.

3. Mantenimiento y tiempos de inactividad. Las piezas de desgaste de los pistones son más baratas y aptas para el trabajo interno; Los elementos separadores de tornillo cuestan más y se cambian con menos frecuencia. Agregue el valor de una hora de habitación cálida, porque en un almacén lleno eso eclipsa a ambos.

Haga la aritmética una vez con nuestro software de selección o su propia hoja de cálculo en sus condiciones reales, y la clasificación normalmente será obvia. Donde esté cerca, compre la máquina que su equipo local pueda reparar.

Seis errores de talla que vemos repetidamente

1. Especificando una máquina de una sola etapa a menos 40 ° C que se evapora porque la tabla de capacidad en la hoja de datos llega a esa columna. Lo alcanza y la temperatura de descarga no seguirá siendo la legal. Vaya a dos etapas, como con nuestro BTF6F-30.3DS, o tornillo economizado.

2. Pedir un tornillo sin la conexión del economizador porque era más barato, luego hacerlo funcionar a baja temperatura y pagar la diferencia de electricidad durante quince años.

3. Reemplazar un compresor de pistón averiado por uno más grande en lugar de dos unidades escalonadas más pequeñas. La redundancia es la actualización más económica en todos los almacenes frigoríficos que hemos auditado.

4. Dimensionar la línea de succión y las válvulas para conveniencia del instalador de tuberías. La caída de presión es un impuesto permanente a la electricidad.

5. Califique la máquina según las condiciones de calificación en lugar de según la peor semana de verano. La temperatura de condensación no es constante y la hoja de datos no es el sitio.

6. Es necesario revisar la elección de la tecnología antes de elegir el refrigerante y luego descubrir el aceite, los elastómeros de las válvulas y la envolvente de presión.

Resumen de decisión

Preguntas frecuentes

¿Puede un compresor de refrigeración de pistón funcionar de forma continua?

Sí, y debe hacerlo. A diferencia de un compresor de aire de taller, un compresor de refrigeración semihermético está diseñado para un funcionamiento continuo en sus condiciones nominales, porque una cámara frigorífica nunca deja de pedir refrigeración. El límite práctico es la relación de compresión y la temperatura de descarga, no un porcentaje del ciclo de trabajo, razón por la cual las temperaturas de evaporación muy bajas son manejadas por máquinas de dos etapas como nuestra BTF6J-16.3DS en lugar de dejar reposar una unidad de una sola etapa.

¿Qué es más barato de mantener, un compresor frigorífico de tornillo o de pistón?

El pistón es más económico por intervención y apto para trabajos internos, siendo elementos de rutina juegos de láminas, juntas y filtros. El tornillo necesita menos intervenciones pero más especializadas, y el elemento separador de aceite es la parte más recurrente. A lo largo de una vida de quince años, la diferencia es pequeña en comparación con la factura de electricidad, por lo que el factor decisivo suele ser quién está disponible para hacer el trabajo.

¿Cómo comparo la capacidad de una unidad de pistón y una unidad de tornillo?

Nunca por desplazamiento. Compare la capacidad de refrigeración en kW y la potencia absorbida en kW a las mismas temperaturas de evaporación y condensación, con el mismo refrigerante y el mismo aceite. La eficiencia volumétrica de un pistón colapsa con la relación de presión mucho más lentamente que la de un tornillo, por lo que la clasificación que se obtiene con más 5 °C de evaporación no es la clasificación con menos 35 °C. Nuestras tablas publicadas utilizan los puntos de clasificación de estilo EN 12900 exactamente para esta comparación.

¿Es un compresor de tornillo más silencioso que uno de pistón?

Sí, por un margen significativo. Las máquinas alternativas producen pulsaciones y ruidos transmitidos por la estructura, por lo que especificamos conectores flexibles y juntas rotalock en la máquina en lugar de tuberías rígidas. Si el compresor se encuentra encima o al lado del espacio ocupado, esto por sí solo puede decidir la tecnología.

¿Tengo que comprar las válvulas del mismo proveedor que el compresor?

No, pero hay dos buenas razones para hacerlo. Nuestras válvulas de servicio están dimensionadas y roscadas para nuestros propios puertos de compresor, por lo que el aislamiento en realidad funciona sin adaptadores, y las cifras de caída de presión que cotizamos para una máquina completa ya asumen una válvula del tamaño correcto. Una válvula con el tamaño de puerto incorrecto puede deshacer silenciosamente la eficiencia sobre la que se basó la selección.

¿Puede un proveedor cubrir tanto un almacén frigorífico como una instalación marina?

Sí. En tierra, suministramos compresores alternativos Serie T e YBF para cámaras frigoríficas, congelación rápida, hielo en bloques, lácteos y refrigeración de procesos, además de tornillos semiherméticos YLG para plantas más grandes. A flote, nuestros bastidores M4 de cuatro cilindros cuentan con la aprobación de tipo CCS para servicio en embarcaciones pesqueras con R507, y nuestra gama de válvulas se fabrica según las normas ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001, licencia de tuberías de presión TS, IATF 16949 y certificación CE.

Qué enviarnos para una selección

Le enviaremos un modelo, una tabla de capacidad y potencia según sus condiciones, el juego de válvulas correspondiente y un presupuesto. Nueve líneas son suficientes:

1. Capacidad de refrigeración requerida en kW, o volumen de la habitación, aislamiento y producto si aún no lo sabe

2. Temperatura de evaporación que debe mantener la habitación.

3. Temperatura de condensación o el peor ambiente de verano del sitio, y si el condensador está enfriado por aire o por agua.

4. Refrigerante, o el de tu preferencia si no lo has arreglado

5. Número de habitaciones o circuitos y si se descongelan juntos

6. Horas de funcionamiento anuales y perfil de carga, estable o oscilante.

7. Suministro eléctrico disponible: fase, voltaje, frecuencia y si se requiere una irrupción reducida.

8. Instalación terrestre o marítima, y ​​cualquier requisito de sociedad de clasificación

9. Quién da servicio a la planta y con qué rapidez se necesitan repuestos

Envíenoslos a través de la página de contacto y nuestro equipo de ingeniería le devolverá una selección en lugar de un catálogo. Si primero desea comprender la construcción alternativa con más profundidad, lea Los conceptos básicos del compresor alternativo para refrigeración y, para la alternativa giratoria, cómo funciona un compresor de tornillo..