MEDIDAS EFICIENTES EN INSTALCIONES DE FRIO. CÁMARAS

MEDIDAS EFICIENTES EN INSTALCIONES DE FRIO.
CÁMARAS, GENERACIÓN DE FRÍO,
RECUPERACIÓN DE CALOR.
Robert Denk - KINARCA SAU
GENERACIÓN DE FRÍO EN CÁMARAS
Mejora de eficiencia energética en cámaras
frigoríficas:

Aislamiento, puertas frigoríficas, tipo de obra civil.

Antecámara refrigerada en cámaras de congelados.

Evaporadores: su dimensionamiento, sistema de
refrigeración, refrigerante.
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GENERACION DE FRIO
Temperatura
aplicación
Temperatura
Agua fría
+
Leyenda:
+ relación directa, cuanto mas alta, mejor
- relación contraria, cuanto mas baja, mejor
+
genera
Evaporador Enfriamiento
de aire
Evaporador Enfriamiento
de agua
tipo de
Aislamiento
térmico
tipo de
mejora
desescarchar superficie
de intercambio
Característica
de
Evaporador
influye
Transferencia
de calor
Control
genera
Temperatura de
evaporación
Presión de
evaporación
+
influye
Refrigerante
influye
influye
Temperatura de
condensación
Tener la instalación
sellada
- sin fuga -
Temperatura de aire
para la condensación
Transferencia
de calor
Temperatura
ambiente
influye
genera
Condensador
+
+
Presión de
condensación
+
Potencia absorbida
del compresor
‒
sustituye
Refrigeración por aire
simple
influye
Torre de refrigeración
genera
tipo de
tipo de
Condensador
por aire
Condensador
por agua
Parte de
genera
Temperatura
agua de la torre
Aprovechable
con
mejora
Ventiladores
Limpieza de superficie
de intercambio
controla
Recuperación
de calor
Control Velocidad de giro,
Convertidor de frecuencia
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Características de refrigerantes
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Coeficiente de transferencia de calor
COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR, R507
Título de vapor x
Coeficiente de transferencia de calor – evaporación y recalentamiento, R507, t0=0ºC
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AERO-EVAPORADORES
Inundado o expansión directa:
Sistema inundado:
Por bomba: Tasa de recirculación de refrigerante: 2
Presión de refrigerante liquido: la justa para superar la perdida de carga de la linea y del
evaporador mismo.
Por gravedad: en enfriamiento de termofluidos, en túneles de congelación, ...
Sistema expansión directa:
Evaporador con conjunto batería y distribuidor adecuado, superficie amplia
Regulación ajustada, expansión termostatica / electrónica, contemplar varios puntos de trabajo.
Incorporar intercambiador interno, si puede ser cerca del evaporador (menos influencia,
respuesta rápida para regulación) incorporar el intercambiador en la regulación, buscar
estabilidad.
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EVAPORACION SISTEMA BOMBA
EVAPORACION DIRECTA
EVAPORACION DX
Aire
Refrigerante
T0 sin recalentamiento
T0 con recalentamiento
Superficie
Temperatura en el evaporador con y sin recalentamiento en el evaporador
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DETALLES, MEJORAS EN EL EVAPORADOR,
INUNDADO POR BOMBA
Evaporación aprox. -32ºC
Temperatura aire: -25ºC
Capacidad: 60kW
Evaporador 1: 279m2
Separación de aletas: 12mm
Caudal de aire: 38387m3/h
Entrada/salida de aire: -24,0 (85,0%) -27,9 (96,5%)
Evaporación: -32ºC
COP Compresor: -32/+35ºC: 2,04
Evaporador 2: 349m2
Separación de aletas: 12mm
Caudal de aire: 37913m3/h
Entrada/salida de aire: -24,0 (85,0%) -27,9 (96,3%)
Evaporación: -31ºC
COP Compresor: -31/+35ºC: 2,12
Diferencia precio aprox entre los dos evaporadores: 17% - – Diferencia precio en el total de la
instalación? (...5%...)
Incremento de la separación de intercambio: 25%
Mejora en el COP: 3,9%
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VH/Q0 en m3/(h x kW)
Incremento del COP en %
RELACION SUPERFICIE CONTRA VOLUMEN
DESPLAZADO Y COP
Superficie evaporador /Q0 en m2/ kW
Superficie evaporador /Q0 en m2/ kW
Cambio de volumen desplazado y COP
Curvas basadas a 6K de sobrecalentamiento y 30ºC condensación – expansión directa
Refrigerante R507
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Subir la temperatura de evaporación:
- No solo mejora el rendimiento del
compresor,
- en el evaporador se reduce la escarcha
menos desescarche necesario
- menos diferencia entre temperatura de
aire y evaporación- menos perdida de
agua del producto almacenado.
Incremento del COP en %
RELACION SUPERFICIE EVAPORADOR Y COP
Superficie del evaporador / Q0 en m2/kW
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Coeficiente de transferencia de calor
INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE AIRE EN
EVAPORADORES
Velocidad de aire m/s
Coeficiente de transferencia de calor en función de la velocidad de aire
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COP CON SUBENFRIADOR DE LIQUIDO
RECALENTAMIENTOS:
Incremento del COP en %
6K
8K
12K
16K
TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN EN ºC
SUBENFRIAMIENTO/RECALENTAMIENTO DE LIQUIDO EN EL SUBENFRIADOR.
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INTERCAMBIADOR INTERNO / SUBENFRIADOR EN
INSTALACIONES AMONIACO.
Refrigerantes aptos para subenfriamiento: HFCs, Refrigerantes con peso
molecular alto.
Amoniaco: poco peso molecular. Recalentamientos importantes significan
más temperatura en la entrada al compresor significa - mas temperatura
salida compresor y mas trabajo de compresión
Pero intercambiadores pequeños si que permiten un incremento del COP
con amoniaco. Recalentamiento/Subenfriamiento 6K.
Incremento aprox. 3%
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INTERCAMBIADOR INTERNO (SUBENFRIADOR DE
LIQUIDO)
Recalentamiento K
Regulación del recalentamiento
Recalentamiento en el evaporador
TIEMPO EN
Subenfriador de liquido R507. Expansión electrónica
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RECUPERACION DE CALOR
Energía disipada en instalaciones frigoríficas:
Capacidad frigorífica y potencia absorbida de compresión.
En congelados, COP=1,9 (aprox.)
1kW de frío => 1,53kW de condensación
Temperatura de condensación, condensación evaporativa (28ºC … 38ºC)
- Aprovechamiento directo
==> Nivel de temperatura interesante -
- Aprovechamiento con bomba de calor
==> Limite maquinaria (presiones) -
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PUNTO CRITICO
LIQUIDO
SUBENFRIADO
GAS
SOBRECALENTADO
CONDENSACION
CO
MP
RE
S
IO
N
EXPANSION
FLASH GAS
EVAPORACION
H.P.
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RECUPERACION DIRECTA
EJEMPLO DE UN SISTEMA BOMBA DE CALOR
74ºC
12,7ºC,
22m3/h
68,3ºC, 22m3/h
COPHP=QCond/P
Q0=(COPHP-1)*P
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BOMBA DE CALOR POR ABSORCION
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RESUMEN
GENERACION DE FRIO:
TIPO REFRIGERANTE
DIMENSIONAMIENTO EVAPORADORES
TIPO DE EVAPORACIÓN EN CADA CASO
OPTIMIZAR EL CONJUNTO CAMARA.
REALIZAR ESTUDIO INVERSION / ARMORTIZACIÓN
RECUPERACION DE CALOR:
QUE NIVEL DE TEMPERATURA ES NECESARIO.
CUANTO RECUPERACIÓN SE REQUIERE - RESUMEN ANUAL
REALIZAR ESTUDIO INVERSION / ARMORTIZACIÓN
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BIBLIOGRAFIA
Dissertation, Dipl.-Ing. Alexander Tambovtsev , Dresden, Dezember 2007
ENERGIEEFFIZIENZ IN UNTERNEHMEN -Christiane Schmid
USO DE SU SISTEMA DE REFRIGERACION INDUSTRIAL DE AMONIACO PARA GENERAR BOMBA DE CALOR Y AHORRAR
ENERGIA EN SU PLANTA - VILTER
INFORMACION TECNICA SOBRE EL DISEÑO Y ELECCION DE EVAPORADORES, GOEDHART 1995
Wärmepumpentechnik H. Halozan, Institut für Wärmetechnik. TU-Graz, 1997
Absorption chillers and heat pumps, K. E. Herold, Reinhard Radermacher, Sanford A. Klein
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