- Un solo rango de capacidad: aire 3 a 500 TR o hasta 569 TR; agua 150 a 3,000 TR o 89 a 3,200 TR.
- Que manejas chillers York de aire (scroll y tornillo) y de agua (centrífugo y tornillo).
- Las eficiencias de la tabla (kW/TR): se quedan, se quitan o se cambian por las de tus modelos.
- La mención de chillers de absorción, que hoy no están en el sitio.
- La lista de refrigerantes.
- Si tienes un caso real que se pueda citar en la sección de industrias.
- Autor: Koolyng como empresa, o tú con nombre y cargo.
La diferencia con un aire acondicionado está en lo que sale del equipo. Un minisplit o una unidad tipo paquete enfrían el aire directamente. Un chiller enfría un líquido, agua o una mezcla de agua con glicol, y lo manda por tubería a donde haga falta el frío. A ese líquido se le llama agua helada.
Esta guía es para quien tiene que tomar o defender una decisión sobre uno de estos equipos: el gerente de planta que heredó un chiller viejo, el jefe de mantenimiento que tiene que explicar por qué no da la temperatura, el contratista que lo va a especificar.
Para qué sirve un chiller
El agua helada sale del chiller, recorre el edificio o la planta y pasa por los equipos que entregan el frío donde se necesita: manejadoras de aire, fan coils, intercambiadores de calor, o directamente la chaqueta de un molde o de un tanque de proceso. Ahí absorbe calor y regresa más caliente al chiller, que la vuelve a enfriar. Es un circuito cerrado.
Como referencia, los fabricantes califican sus equipos con la norma AHRI 550/590, que usa agua helada saliendo a 6.7 °C (44 °F) y regresando a 12.2 °C (54 °F). En proceso industrial esas temperaturas cambian según la aplicación. Hay procesos que piden agua bastante más fría, y ahí se agrega glicol para que el circuito no se congele.
¿Por qué agua y no aire? Porque el agua carga alrededor de 3,500 veces más calor que el aire por el mismo volumen. En una planta o un edificio grande, concentrar el frío en uno o varios chillers y repartirlo con agua es lo que vuelve manejable la operación.
Cómo funciona un chiller: el ciclo de refrigeración
Casi todos los chillers son de compresión de vapor. Por dentro tienen cuatro componentes por los que circula un refrigerante en ciclo cerrado:
- Evaporador. El refrigerante entra como líquido frío y a baja presión. Toma el calor del agua que regresa del edificio y se evapora. El agua sale más fría: esa es el agua helada.
- Compresor. Aspira ese vapor y lo comprime. Al subir la presión sube la temperatura, y el refrigerante queda más caliente que el aire de afuera o que el agua de la torre. Es el componente que se lleva casi toda la electricidad del equipo.
- Condensador. El refrigerante caliente suelta su calor, al aire con ventiladores o a un circuito de agua que va a una torre de enfriamiento, y se condensa de nuevo a líquido.
- Válvula de expansión. Baja de golpe la presión del líquido. Con la presión baja la temperatura, y el refrigerante regresa frío al evaporador para dar otra vuelta.
Lo que conviene retener: el chiller no fabrica frío. Saca el calor del agua y lo tira en otro lado. Y dónde lo tira es lo que define la primera gran clasificación.
Existe también una familia aparte, los chillers de absorción, que cambian el compresor por una fuente de calor (vapor, agua caliente o gas) y trabajan normalmente con bromuro de litio y agua. Tienen sentido donde sobra calor, por ejemplo en plantas con cogeneración.
Tipos de chiller
Enfriado por aire o enfriado por agua
En un chiller enfriado por aire, el condensador es un serpentín con ventiladores. El equipo se instala en azotea o en patio y opera sin torre de enfriamiento, sin bombas de condensación y sin cuarto de máquinas. El detalle es que su desempeño depende de la temperatura del aire exterior (bulbo seco). En una tarde de 40 °C en Hermosillo o Mexicali, el compresor trabaja bastante más que en Guadalajara.
En un chiller enfriado por agua, el condensador es un intercambiador conectado a una torre de enfriamiento. La torre enfría el agua evaporando una parte, así que su límite es la temperatura de bulbo húmedo, que casi siempre está por debajo de la de bulbo seco, y más en clima seco. El refrigerante condensa a menor temperatura y el compresor hace menos esfuerzo. A cambio, el sistema suma torre, bombas, tratamiento químico del agua, agua de reposición y un cuarto de máquinas.
| Enfriado por aire | Enfriado por agua | |
|---|---|---|
| Dónde tira el calor | Al aire, con ventiladores | A una torre de enfriamiento |
| Instalación | Azotea o patio, sin cuarto de máquinas | Cuarto de máquinas, torre y bombas |
| Consumo de agua | Prácticamente nulo | Reposición constante en la torre |
| Eficiencia a plena carga | ~1.0 a 1.2 kW/TR | ~0.5 a 0.6 kW/TR en centrífugo grande, más torre y bombas |
| Rango típico | Chico a mediano | Mediano a muy grande |
Un apunte sobre eficiencia: un chiller pasa la mayor parte del año trabajando a carga parcial, no al 100 %. Por eso el dato que conviene pedir al comparar cotizaciones es el IPLV (valor integrado a carga parcial), y no solo el de plena carga.
Por tipo de compresor
- Scroll. Equipos chicos y medianos, muchas veces con varios compresores en paralelo. Es lo más común en enfriados por aire de baja capacidad.
- Tornillo. Rango mediano a grande, en aire y en agua. Con variador de velocidad (VSD) mejora mucho su consumo a carga parcial.
- Centrífugo. El de gran tonelaje, casi siempre enfriado por agua y en planta central. Hay versiones con rodamientos magnéticos, que eliminan el aceite del compresor.
El refrigerante también cuenta. Los equipos nuevos están migrando a refrigerantes de bajo potencial de calentamiento global, como R-1234ze, R-1233zd, R-513A, R-454B o R-32, por la reducción gradual de los HFC. Si comparas propuestas, pregunta qué refrigerante trae cada una: de eso dependen la disponibilidad y el costo de las recargas durante toda la vida del equipo.
Dónde se usa un chiller en la industria mexicana
En el Bajío y en Jalisco, buena parte de los chillers industriales está en plantas de plásticos, donde enfrían moldes de inyección y líneas de extrusión: el tiempo de ciclo de la pieza depende de qué tan rápido se saca el calor del molde. En manufactura automotriz y electrónica enfrían máquinas herramienta, equipos láser y cuartos limpios.
En alimentos y bebidas están en la fermentación de las cerveceras, en el enfriamiento de leche en lácteos y en cárnicos, muchas veces con glicol para bajar de 0 °C. En hospitales climatizan quirófanos y áreas controladas, y enfrían equipos como la resonancia magnética. Y en edificios (hoteles, centros comerciales, torres de oficinas) una planta central de chillers alimenta a las manejadoras y fan coils de todo el inmueble. Los data centers son el caso más exigente, porque la carga no baja nunca.
Si tu caso es de proceso, revisa cómo lo resolvemos para alimentos y bebidas y para manufactura.
Cómo se dimensiona un chiller, a grandes rasgos
La capacidad de un chiller se mide en toneladas de refrigeración (TR). Una TR equivale a 12,000 BTU/h, o 3.51 kW. El nombre viene de la cantidad de calor que hace falta para derretir una tonelada corta de hielo (2,000 libras) en 24 horas.
Si ya tienes un sistema funcionando y conoces el flujo y las temperaturas del agua, la cuenta rápida es:
Por ejemplo, 300 galones por minuto que entran a 57 °F y salen a 42 °F (ΔT de 15 °F) dan 187.5 TR. Nuestra calculadora de capacidad hace esa misma cuenta y acepta litros por minuto o metros cúbicos por hora.
Para un proyecto nuevo la pregunta es otra: cuánto calor hay que sacar. Eso sale de la carga térmica del proceso o del edificio (equipos, personas, sol, producto que entra caliente), y lo explicamos paso a paso en el siguiente artículo de esta serie, sobre cómo calcular las toneladas de refrigeración.
Dos errores que se ven seguido. El primero es sobredimensionar "por si acaso": un chiller demasiado grande arranca y para a cada rato, se desgasta más y trabaja lejos de su punto eficiente. El segundo es olvidar la redundancia: en un proceso que no puede parar, conviene repartir la carga en dos o más equipos (el esquema N+1) en vez de depender de uno solo.
¿Chiller enfriado por aire o por agua? Cuándo conviene cada uno
El enfriado por aire suele ganar cuando la carga es chica o mediana, no hay espacio para cuarto de máquinas ni para una torre, el agua es cara o escasa, o no hay personal para llevar el tratamiento químico. También se instala más rápido.
El enfriado por agua suele ganar cuando la carga es grande y continua, del orden de cientos o miles de toneladas en planta central, y el recibo de la CFE pesa más que la inversión inicial. En una operación 24/7, cada décima de kW por tonelada se nota a fin de año.
Entre esos dos extremos hay una zona gris, más o menos entre 150 y 500 TR, donde la respuesta depende del clima de la ciudad, del costo del agua y de las horas de operación. Ahí no hay regla que valga: hay que hacer los números con la carga real.
En Koolyng manejamos las dos familias de chillers York: enfriados por aire, con compresor scroll y tornillo, de 3 a 500 TR, y enfriados por agua, centrífugos y de tornillo, de 150 a 3,000 TR. Y después de la entrega, el equipo sigue necesitando mantenimiento: para eso está la póliza de servicios.
Preguntas frecuentes
Un aire acondicionado convencional, como un minisplit o una unidad tipo paquete, enfría el aire directamente con el refrigerante. Un chiller enfría agua y la manda por tubería a manejadoras, fan coils o al proceso. En instalaciones grandes, el chiller permite concentrar el frío en un solo lugar y repartirlo.
Es la unidad con la que se mide la capacidad de un chiller: 12,000 BTU/h, o 3.51 kW. Viene del calor necesario para derretir una tonelada corta de hielo en 24 horas.
Solo el enfriado por agua. El enfriado por aire tira el calor directo al ambiente con sus ventiladores y no necesita torre ni bombas de condensación.
En gran tonelaje, el enfriado por agua, aun sumando la torre y las bombas. El de aire compensa con una instalación más sencilla, sin consumo de agua y con menos mantenimiento. La decisión depende de la carga, el clima y las horas de operación.