Ventajas al utilizar sistemas VRV*

Algunos sistemas de Volumen de Refrigerante Variable (VRV*) pueden ofrecer frío y calor simultáneo en diferentes evaporadores conectados a un mismo condensador.

Ing. Francisco Chavolla

Estos sistemas fueron desarrollados hace 30 años (1981) con la fusión de varias tecnologías de punta en ingeniería mecánica, electrónica, computación y tecnología de velocidad variable. Empecemos por definir el significado de Volumen de Refrigerante Variable y la forma en que trabaja. Son sistemas divididos, de expansión directa, formados por un condensador y varios evaporadores (Ver figura 1).

Del condensador, enfriado por aire, solamente salen dos tuberías: una de succión y otra para descarga de refrigerante. Este par de tuberías está conectado a todos los evaporadores del sistema y se llama de Volumen de Refrigerante Variable (VRV), debido a que la cantidad de refrigerante que circula por las tuberías a los evaporadores varía de acuerdo con las diferentes necesidades de abatir carga dentro de los espacios acondicionados a los cuales está conectado el sistema. La variación en volumen de refrigerante se logra por medio de la utilización de compresores de velocidad variable, llamados inverter.

La velocidad de este compresor es determinada por la presión dentro del sistema. El compresor debe mantener una presión constante en todo momento; por lo que, cuando la válvula de expansión de un evaporador abre, la presión en el sistema baja y el compresor aumenta su velocidad para compensar la baja presión dentro del sistema. De modo inverso, cuando la válvula de expansión de un evaporador cierra, la presión dentro del sistema aumenta y el compresor baja su velocidad para disminuir la presión dentro del sistema hasta estabilizarlo.

El diámetro de las tuberías que interconectan evaporadores y condensador varía y se selecciona de acuerdo con la cantidad máxima de refrigerante que va a pasar a través de ellas. La cantidad y capacidad de evaporadores que se deben conectar a un condensador depende de las capacidades del mismo condensador y los evaporadores. Un condensador (como el mostrado en la figura 1) tiene tres compresores: uno inverter y dos de velocidad constante.

Los sistemas de aire acondicionado VRV también pueden usarse aplicando una “diversidad de utilización”. La recomendación de los fabricantes, dependiendo de la aplicación (hotel, oficina, etc.), es conectarles hasta 30% más de capacidad en evaporadores, que la capacidad nominal del condensador.

Un ejemplo hipotético de lo anterior sería que a un condensador con capacidad de 10 kW de enfriamiento se le pueden conectar evaporadores que sumen una capacidad de hasta 13 kW de enfriamiento. Esta diversidad de utilización considera que no todos los espacios se utilizan simultáneamente y no todos los espacios requieren de su máxima capacidad sincrónicamente. Cuando todos los evaporadores funcionen al unísono, no será posible obtener la capacidad máxima de ellos.

Es normal en cualquier sistema de expansión directa que el aceite migre hacia los evaporadores o las tuberías del sistema pulverizado junto con el refrigerante cuando éstos operan. Para recuperar el aceite y evitar que se acumule en los evaporadores y/o tuberías, independientemente de la distancia que pueda existir entre condensador y sus evaporadores, los sistemas VRV están programados de tal forma que, después de ciertas horas en operación, el sistema hace un barrido de aceite en todos lo evaporadores (incluyendo los que están apagados).

Cuando esto sucede, sin importar la capacidad a la que el sistema se encuentre trabajando, se encienden los compresores de velocidad constante; los compresores de velocidad variable ajustan su velocidad dependiendo si el sistema trabaja en modo frío o modo calefacción, y las válvulas de expansión de todos los evaporadores conectados a ese condensador se abren para permitir que el aceite encontrado en tuberías y evaporadores regrese al condensador. El sistema permanece en ese estado durante algunos minutos. Tras este proceso, el sistema regresa a operar con los parámetros que tenía antes de iniciar la recuperación de aceite.

Los sistemas VRV tienen un sistema de control electrónico sofisticado, confort individualizado en cada zona, recuperación de calor de una zona a otra, por lo que algunos de estos sistemas pueden ofrecer frío y calor simultáneo en diferentes evaporadores conectados a un mismo condensador. Estas funciones también se encuentran disponibles en condensadores enfriados por agua. La cantidad de refrigerante que se debe cargar al sistema VRV se calcula con base en las características del sistema (diámetro y distancia de las tuberías para interconectar evaporadores, más el refrigerante contenido en los condensadores de fábrica).

Una vez que tales sistemas quedan instalados, son probados bajo presión y vacío. Más tarde, se lleva a cabo la carga de refrigerante adicional que lleva el sistema y se abren las válvulas en el condensador para liberar el refrigerante que contienen. Es difícil que los sistemas de refrigeración lleguen a fugar el refrigerante que se les suministra después de los procedimientos anteriores; sin embargo, existe la posibilidad de que suceda. Por esta razón, es importante que los diseñadores consideren las medidas de seguridad necesarias en caso de tal eventualidad.

El refrigerante utilizado en los sistemas VRV actuales es el R410A, el cual no es dañino para la capa de ozono. Este refrigerante es una mezcla al 50-50% de R32 y R125; por esta razón, debe ser cargado al sistema en estado líquido para asegurar su composición y que el sistema de refrigeración funcione adecuadamente.

Eléctricamente, en México, estos sistemas se ofrecen a 220V o 460V, 3Ø, 60Hz, para alimentar los condensadores; para condensadores pequeños, se ofrecen a 220VCA, 1Ø, 60Hz. Sin considerar lo anterior y en otro circuito eléctrico, se alimentan los evaporadores con 220V, 1Ø, 60Hz.

Fig.2 Esquema eléctrico y de control de un sistema VRV

Cada uno de los circuitos eléctricos mencionados debe tener un interruptor de servicio. La única conexión entre condensador y evaporadores es el sistema de comunicación (línea discontinua roja en figura 2), el cual se hace con un par trenzado calibre 18AWG. Éste sale del condensador y pasa por cada uno de los evaporadores del sistema hasta llegar al último de ellos.

Cada uno de los evaporadores puede ser conectado a un controlador alámbrico de cuarto (como se muestra en la figura 2). Una variante de lo anterior es que un sólo controlador de cuarto esté conectado a dos o más evaporadores para que éstos funcionen simultáneamente. También hay evaporadores que son manipulados por controles inalámbricos.

La tubería de cobre recomendada para hacer las interconexiones de estos sistemas debe estar libre de polvo e impurezas, y tener espesor de pared que resista una presión de 3.8MPa. Comercialmente, el tipo de tubería que cumple con estas características es la tubería “tipo refrigeración”, la cual viene limpia y sellada.

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