Los compresores para refrigeración con amoníaco se clasifican fundamentalmente en tres categorías principales según su configuración estructural y su modo de movimiento: alternativos (de pistón), de tornillo y centrífugos. Existen subtipos adicionales, como los compresores scroll y de diafragma, pero su aplicación en la ingeniería de refrigeración con amoníaco es relativamente limitada. La selección del equipo no admite una respuesta única de "mejor opción"; solo es posible determinar la máquina más adecuada para un proyecto determinado mediante la evaluación ponderada de factores tales como la capacidad frigorífica requerida, las condiciones de funcionamiento, los objetivos de eficiencia energética y los presupuestos de inversión y mantenimiento.
El compresor alternativo de amoníaco opera mediante un mecanismo de biela-manivela que impulsa el pistón en un movimiento lineal alternativo dentro del cilindro. Aspira vapor de amoníaco a baja presión durante la carrera de admisión y lo descarga tras la compresión en la carrera de compresión. Este tipo se beneficia de una tecnología madura y una amplia experiencia de fabricación, con una importante base instalada en el sector de la refrigeración por amoníaco. Sus ventajas incluyen un amplio rango de temperaturas de operación, con un funcionamiento estable a temperaturas de evaporación desde menos 65 °C hasta más 5 °C, una elevada eficiencia indicada, una buena adaptabilidad a condiciones variables, una amplia cobertura de capacidad unitaria y un costo de adquisición inicial relativamente bajo. Sin embargo, sus limitaciones inherentes son igualmente significativas: la máquina es voluminosa, contiene numerosas piezas de desgaste como válvulas, anillos de pistón y cojinetes del cigüeñal, lo que conlleva una pesada carga de mantenimiento periódico y sustitución, y en consecuencia unos costos de mantenimiento a largo plazo notablemente más elevados. En cuanto a la regulación de capacidad, los compresores alternativos utilizan predominantemente la descarga de cilindros para lograr una regulación escalonada, que no puede satisfacer la demanda de ajuste continuo de amplio rango. El flujo de gas de descarga presenta características pulsantes, lo que generalmente requiere la instalación de un depósito pulmón o amortiguador para atenuar las vibraciones en las tuberías. En resumen, este tipo es adecuado para sistemas de refrigeración de capacidad media a alta y para aplicaciones donde se acepta un control escalonado de la potencia.
El compresor de tornillo para amoníaco, por el contrario, emplea un par de rotores helicoidales macho y hembra como elementos centrales. Al girar los rotores a alta velocidad dentro del cilindro, el volumen de los espacios entre dientes varía periódicamente, realizando así la aspiración, compresión y expulsión del vapor de amoníaco. En los sistemas de refrigeración con amoníaco se utilizan ampliamente los compresores de tornillo inyectados con aceite. Sus ventajas notables incluyen una estructura compacta con una huella significativamente menor que la de los compresores alternativos de capacidad equivalente, y el hecho de que las únicas partes móviles son los rotores y los cojinetes, lo que da lugar a muy pocos elementos de desgaste y a una fiabilidad operativa notablemente mejorada. Debido a las buenas características de equilibrio dinámico de los rotores, la máquina presenta bajas vibraciones y una descarga suave y continua. Además, la inyección de aceite refrigera eficazmente y suprime el aumento de la temperatura de descarga, lo que hace que los compresores de tornillo sean insensibles a la compresión húmeda y toleren el arrastre de líquido sin sufrir daños. La regulación de capacidad se logra mediante un mecanismo de válvula deslizante, que permite un ajuste continuo y sin escalones desde el 10 % hasta el 100 % de la carga total. Sin embargo, este tipo también presenta inconvenientes: el consumo de energía por unidad de capacidad frigorífica es ligeramente superior al de los compresores alternativos de alta eficiencia, y el sistema de inyección de aceite requiere componentes auxiliares como separadores de aceite, enfriadores de aceite, bombas de aceite y filtros, lo que complica el conjunto del sistema. Además, la precisión de mecanizado requerida para los perfiles de los rotores es extremadamente alta, lo que exige una inversión sustancial en equipos de fabricación. Los compresores de tornillo dominan actualmente los sistemas de refrigeración industrial de gran escala con amoníaco y son particularmente adecuados para aplicaciones de enfriamiento de proceso en régimen continuo.
El compresor centrífugo de amoníaco opera según un principio fundamentalmente diferente a los dos tipos anteriores. Se basa en un impulsor que gira a alta velocidad para transferir energía mecánica al vapor de amoníaco, impartiéndole una energía cinética y de presión considerable. El gas se desacelera a continuación en el difusor y en la carcasa espiral, donde la energía cinética se transforma adicionalmente en energía de presión, logrando así el aumento de presión requerido. Como compresor dinámico, su relación de presión por etapa es relativamente baja, por lo que típicamente se requieren múltiples etapas de impulsores en serie para alcanzar la presión diferencial necesaria. Las características más distintivas de los compresores centrífugos son sus caudales volumétricos extremadamente grandes, con capacidades unitarias que alcanzan decenas de megavatios, y la ausencia de fricción por contacto directo entre el gas y los componentes giratorios, lo que resulta en un funcionamiento suave, bajos niveles de vibración y ruido. Dado que no hay piezas de desgaste como válvulas o anillos de pistón, los intervalos de mantenimiento son muy largos, pudiendo realizarse revisiones generales cada varios años. Sin embargo, la inversión inicial es sustancialmente mayor que la de los tipos alternativos y de tornillo, debido a la necesidad de velocidades de rotación muy elevadas—a menudo logradas mediante cajas multiplicadoras o motores de alta velocidad—y a los exigentes requisitos de fabricación de precisión y tecnología de equilibrio dinámico. Además, la curva de rendimiento presenta un límite de surgimiento en la región de bajo caudal, lo que limita el rango de regulación operativa, y se requiere un mayor nivel de competencia técnica por parte del personal de operación y mantenimiento. En consecuencia, los compresores centrífugos de amoníaco se emplean principalmente en instalaciones industriales de gran tamaño con demandas de refrigeración enormes, como complejos petroquímicos, grandes unidades de separación de aire y plantas de refrigeración urbana por distritos.
En el proceso de selección del compresor, deben considerarse múltiples dimensiones, incluyendo el rango de capacidad adecuado, la eficiencia operativa, la inversión inicial, los costos de mantenimiento, las características de regulación y la tolerancia a la operación húmeda. Los compresores alternativos ofrecen ventajas de rentabilidad en los rangos de capacidad pequeña a media y media a grande, aunque su carga de mantenimiento es mayor. Los compresores de tornillo cubren requisitos de capacidad grande a muy grande, con una inversión inicial moderada y regulación continua, y se han convertido en la opción predominante en la refrigeración industrial moderna. Los compresores centrífugos se reservan para proyectos muy grandes a extremadamente grandes, ofreciendo una eficiencia muy alta pero con el mayor desembolso inicial y las restricciones de regulación más pronunciadas. La selección real debe basarse en una evaluación integral de la carga frigorífica específica del proyecto, la relación de eficiencia energética anual, el espacio de instalación disponible, las condiciones de la fuente de agua de refrigeración y el período de recuperación de la inversión. Se recomienda, después de un preselección preliminar, encargar a institutos de diseño profesionales o a fabricantes de compresores la realización de cálculos detallados de condiciones de operación y análisis técnico-económicos, a fin de asegurar que el tipo de compresor seleccionado ofrezca el beneficio integral óptimo a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto.
