EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN

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1 UPME

2 ELABORADO POR: UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO GRUPO DE GESTIÓN EFICIENTE DE ENERGÍA, KAI: DR. JUAN CARLOS CAMPOS AVELLA, INVESTIGADOR PRINCIPAL. MSC. EDGAR LORA FIGUEROA, COINVESTIGADOR. MSC. LOURDES MERIÑO STAND, COINVESTIGADOR. MSC. IVÁN TOVAR OSPINO, COINVESTIGADOR. ING. ALFREDO NAVARRO GÓMEZ, AUXILIAR DE INVESTIGACIÓN. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN ENERGÍAS, GIEN: MSC. ENRIQUE CIRO QUISPE OQUEÑA, COINVESTIGADOR. MSC. JUAN RICARDO VIDAL MEDINA, COINVESTIGADOR. MSC. YURI LÓPEZ CASTRILLÓN, COINVESTIGADOR. ESP. ROSAURA CASTRILLÓN MENDOZA, COINVESTIGADOR. ASESOR MSC. OMAR PRIAS CAICEDO, COINVESTIGADOR. UN PROYECTO DE LA UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA DE COLOMBIA (UPME) Y EL INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL DESARROLLO DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA. FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS (COLCIENCIAS).

3 CONTENIDO Pág. 1. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN APLICACIONES ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA (URE) COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO CONDICIÓN APROPIADA DEL SISTEMA RECOMENDACIONES GENERALES DE OPERACIÓN DE EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN ELEMENTOS CLAVES PARA EL URE EN SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN ALGUNAS TEMPERATURAS NORMALES DE ALMACENAMIENTO SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA RECOMENDACIONES GENERALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO DE AIRE VENTILACIÓN ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA APLICACIONES TÉRMICAS ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA CALENTAMIENTO DE AGUA.. 16 EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN i

4 1. SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN La refrigeración de productos para su conservación es un proceso que requiere del consumo de una cantidad apreciable de energía. En la industria en muchos casos se observa operar un equipo de refrigeración bajo condiciones muy desfavorables que incrementan su consumo de energía. El usuario normalmente está más interesado en mantener las temperaturas requeridas que el estado de operación de los equipos o del costo de la producción. Las razones principales de un bajo coeficiente de rendimiento de la planta se resumen, considerando el ciclo refrigerante y su uso que debe analizarse desde dos puntos principales: El mantenimiento deficiente de los intercambiadores de calor hace que la capacidad de refrigeración se vea disminuida y aumente el requerimiento de potencia del compresor. Si no se mantiene la carga del refrigerante adecuado para el ciclo, baja la temperatura de evaporación, lo que también reduce la capacidad del sistema. Por otro lado, la mala regulación o temperaturas de termostatos muy bajas incrementan los requerimientos de refrigeración. En cuartos fríos los requisitos de refrigeración aumentan inadmisiblemente debido a las aperturas de puertas del cuarto y defectos en los aislamientos. Las líneas de succión se mantienen aisladas para evitar un aumento innecesario en los requerimientos de refrigeración. 1.1 APLICACIONES a. Aplicaciones al Acondicionamiento Ambiental de Confort. Refrigeración residencial. Refrigeración comercial. Refrigeración para usos de pública concurrencia, docentes, de oficinas, recreativos, centro de comunicaciones, etc. b. Aplicaciones Industriales. Refrigeración aplicada a la preparación de alimentos sólidos y líquidos (a distintas temperaturas). Refrigeración de almacenes para la conservación de alimentos. Refrigeración de procesos de fabricación diversos. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1

5 c. Producción de Frío. Los métodos corrientemente empleados para la producción de frío, a nivel de la tecnología actual, se basan fundamentalmente en dos sistemas o ciclos termodinámicos: el ciclo de compresión de vapor, y el ciclo de absorción. Para ciertas aplicaciones en el mercado comienzan a aparecer sistemas basados en efectos termoeléctricos. Sin embargo, debido a su escasa difusión actual, este sistema no va a ser considerado en este curso. El Sistema de refrigeración por compresión de vapor es, el sistema más empleado en la actualidad y del que existen más realizaciones hechas a lo largo de muchos años. Probablemente el porcentaje de instalaciones a compresión de vapor, referido a unidades de energía, representa un 95% del total de instalaciones. En general puede decirse que las instalaciones de producción de frío basada en el ciclo de absorción encuentran su mejor mercado en el campo de las instalaciones para acondicionamiento ambiental, aunque nada se opone técnicamente a su utilización en instalaciones de refrigeración industrial a temperaturas moderadamente bajas. 1.2 ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA (URE) a. Refrigerador Doméstico. Ubicarlo en el lugar más fresco del local, no exponerlo a los rayos del sol. Seguir esta simple recomendación significa mayor duración y menor consumo. Colocar el termostato en posición mínimo o medio, si está en posición máximo se consume aproximadamente 50% más. El consumo de energía del refrigerador se incrementa con el número y la duración de la apertura de la puerta. En el caso de congeladores debe limitarse aún más las aperturas. Si no se cuenta con dispositivo automático de deshielo, es conveniente evitar la acumulación del hielo (espesor menor de 5 mm) sobre la pared interna, pues ésta incrementa el consumo de energía y reduce el tiempo de vida del equipo. Asegurar que la puerta esté bien cerrada y la empaquetadura de goma en buen estado. El aislamiento térmico es muy importante. Evitar la formación de polvo en el condensador (limpiar la parte posterior). Los sistemas destinados al acondicionamiento ambiental de confort, tienen por objeto conseguir unas condiciones ambientales de temperatura mantenidas entre márgenes relativamente estrechos. De hecho estas temperaturas pueden mantenerse con facilidad si se dispone de una fuente de frío a temperaturas entre 4ºC y 10ºC. Termodinámicamente hablando, la EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 2

6 producción de frío exige la existencia de un foco caliente, al que se bombea el calor que se extrae del lugar en el que se produce el frío deseado. Pues bien, en aplicaciones de acondicionamiento ambiental de confort, este foco caliente suele estar a temperaturas entre 40 ºC y 60º C. b. Refrigeración Industrial. En el caso de la refrigeración industrial, en general, las condiciones de temperatura, tanto del foco frío como del foco caliente, varían dentro de márgenes mucho más amplios. De hecho y desde un punto de vista puramente científico, cabría pensar que el foco frío o la fuente de frío pueden estar entre unos pocos grados por encima del cero absoluto y unos pocos grados por debajo de la temperatura ambiente normal. En realidad este curso considera solamente aplicaciones técnicas y como tales, los márgenes de la temperatura de la fuente de frío cabe establecerlos entre los +20ºC y los -150ºC. Esta última, refrigeración criogénica, y cuya consideración queda fuera del alcance del curso. Dadas estas condiciones, se comprende que los objetivos de la refrigeración industrial son muy amplios y variados. A título de ejemplo puede decirse que la refrigeración industrial debe cubrir el objetivo de producir frío para el almacenamiento de caramelos a unos 15ºC, en condiciones estrictas, tanto de temperatura como de humedad; para el oreo de carne de vacuno entre 0ºC y - 2ºC; debe atender simultáneamente a las exigencias de frío a -30ºC para la conservación de helados, a -20ºC para la conservación de congelados y a -4ºC para la conservación de carne, caso típico en las cámaras de un supermercado; otro tipo de aplicaciones puede exigir el enfriamiento a -70ºC del aire necesario para la combustión de motores de aviación en una instalación de ensayos, o bien utilizar el frío en un ciclo de licuefacción de cloro, condensado a 0ºC, -25ºC y - 45ºC. 1.3 COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO. A continuación del análisis del funcionamiento de los componentes de los sistemas, parece oportuno resumir los puntos más importantes de su comportamiento energético. Debe tenderse a una regulación minuciosa de la capacidad de los compresores, para adaptarse a las exigencias de la carga. Un correcto dimensionado de los conductos de paso de líquido y gas contribuye a disminuir las pérdidas de carga y, en consecuencia, el consumo energético del sistema. La elevación de la presión de aspiración (o la temperatura de evaporación), contribuye a disminuir el consumo energético por unidad de refrigeración. La disminución de la temperatura de condensación hace disminuir el consumo energético por unidad de refrigerante. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 3

7 El recalentamiento de los gases aspirados, con aumento del efecto refrigerante, hace disminuir el consumo energético por unidad de refrigeración. Así, hay que procurar que tal recalentamiento se produzca en el evaporador o ambiente refrigerado. El subenfriamiento del líquido con extracción de calor fuera del ciclo produce una mejora del rendimiento de compresión. Si se emplea un intercambiador entre los gases aspirados y el líquido condensado, se puede mejorar el funcionamiento del compresor, ya que éste funciona con los cilindros más fríos. Es importante mantener limpias las superficies de intercambio térmico en condensadores y evaporadores. 1.4 CONDICIÓN APROPIADA DEL SISTEMA. Previo a cualquier acción es preciso conocer el funcionamiento del sistema bajo las mismas condiciones que se establecieron al realizar el proyecto. Se debe llevar reportes de operación como en el formato indicado más adelante. Ejemplo. Funcionamiento del Compresor. Las principales complicaciones que presentan y sus principales causas son: a. Poca Capacidad de Enfriamiento: Presión de succión demasiado baja. Sistema de regulación del compresor no funciona correctamente. Defectos o fugas en las válvulas de succión o descarga. Daños en los anillos del pistón o rodamientos en mal estado. b. Alto Consumo de Energía: Presión de descarga demasiado alta. Motor eléctrico defectuoso. Válvulas de cierre que no abren completamente en el lado de la descarga. Mal funcionamiento de la válvula de retorno. La localización de estas fallas se hace mediante pruebas sencillas al compresor, primero verificando el funcionamiento sin ruidos o vibraciones anormales, y luego examinando los siguientes puntos: a. Presión de Succión y Descarga: Nivel y presión de aceite en el compresor. Temperaturas de sobrecalentamiento y descarga. Válvulas del compresor. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 4

8 1.5 RECOMENDACIONES GENERALES DE OPERACIÓN DE EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN El empaque de las puertas de los equipos de refrigeración debe permitir un cierre hermético para impedir la entrada de aire caliente al espacio refrigerado. Revise con cuidado el funcionamiento de los termostatos de modo que apague el equipo cuando se alcance la temperatura programada. En algunos casos los presostatos. Inspeccione regularmente el estado del refrigerante con el fin de prevenir fugas del mismo. Revise el estado de aislamiento en las líneas de succión. Optimice la temperatura de operación del refrigerador asesorándose con un experto en asuntos de conservación de alimentos, bebidas, etc. Ver tabla siguiente. Cualquier ruido que se presente en el sistema de refrigeración debe corregirse inmediatamente. Limpie con frecuencia los filtros y los condensadores de los equipos de refrigeración. 1.6 ELEMENTOS CLAVES PARA EL URE EN SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN QUE DEBE SER CONSIDERADO? Encontrar defectos. Asegurar una operación apropiada. Controlar la Capacidad de Refrigeración. Reducir Pérdidas. Encontrar Fallas en los mecanismos de Distribución. Determinar las condiciones de carga parcial y las características de la Planta. Controlar el Coeficiente Global de Transferencia de Calor. COMO SE PRUEBA? Prueba visual de: Compresor. Condensador Evaporador Ciclo Tomar medidas en: Compresor. Condensador Evaporador Ciclo Verificar las caídas de Presión. Verificar la Temperatura del cuarto. Prueba Visual. Medición de Temperatura. Fuente: Manual de URE PESENCA. REQUISITOS PARA EL MEJORAMIENTO EN URE MANTENIMIENTO Y RETROFITTING Todas las partes Mecánicas en buen Estado. Controlar todas las caídas de Presión. Usar medidores adecuados para cada caso. Medidores de Temperatura. Control del aislante. Limpiar los Intercambiadores de Calor CAMBIO DE TECNOLOGÍA NO NO NO Control de Velocidad. Seleccionar mejor el Compresor, Condensador, y evaporador. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 5

9 INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL DESARROLLO DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS - COLCIENCIAS UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA-UPME MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA REPÚBLICA DE COLOMBIA CÓDIGO: 004 FECHA: 27/11/2006 VERSIÓN: 02 PÁGINA 1 DE 1 HOJA N º: FORMATO REPORTE DE OPERACIÓN SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN 1. GENERALIDADES FECHA NOMBRE DEL OPERARIO HORA MOTOR CONSUMO DE POTENCIA (KW) MARCA NO. TEMPERATURA DEL CUARTO DE MÁQUINAS (ºC) COS N (RPM) 2. COMPRESOR MARCA PRESIÓN DE SUCCIÓN PRESIÓN DE DESCARGA TEMPERATURA DE LA LÍNEA DE SUCCIÓN 3. CONDENSADOR MARCA NO. TEMPERATURA DE SUCCIÓN TEMPERATURA DE DESCARGA NO. FLUIDO DE ENFRIAMIENTO AGUA AIRE FLUJO MÁSICO TEMPERATURA A LA ENTRADA TEMPERATURA A LA SALIDA 4. EVAPORADOR TIPO DE ENFRIADOR LÍQUIDOS AIRE MARCA NO. TEMPERATURA A LA ENTRADA TEMPERATURA DE LA LÍNEADE SUCCIÓN 4. DIAGRAMA DES SISTEMA ENFRIAMIENTO TEMPERATURA A LA SALIDA TEMPERATURA DEL AIRE ATMOSFÉRICO NOMBRE RESPONSABLE FIRMA RESPONSABLE EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 6

10 1.7 ALGUNAS TEMPERATURAS NORMALES DE ALMACENAMIENTO CUARTO FRÍO TEMPERATURA C Almacenamiento normal de alimentos Cuarto de manejo CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO [KJ/m 3. DÍA] PARA VOLÚMENES DE CUARTOS FRÍOS EN m 3 10 A 20 > 100 Cuartos de añejamiento Cuarto de pollos congelados Cuarto de carne congelada CUARTOS FRÍOS PARA: Leche Mantequilla Queso Vegetales Fuente: Manual de URE - PESENCA EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 7

11 2. SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE El acondicionamiento de aire es un proceso necesario para la optimización de algunos procesos industriales y para el bienestar de las personas que se encuentran dentro de un recinto. Como en el proceso de refrigeración, el acondicionamiento de aire requiere del suministro de energía, alcanzando costos muy significativos. Por esta razón, es de los sistemas que más control y mantenimiento requieren. El propósito de un sistema de acondicionamiento de aire es tratar el aire para lograr controlar condiciones de humedad, temperatura, pureza y ventilación, con el fin de proporcionar ambiente confortable a las personas y adecuado a máquinas y materiales cuyas condiciones de operación y conservación así lo exijan. El cumplimiento de este objetivo se lleva a cabo por los procesos de ventilación, calentamiento, enfriamiento, humidificación, deshumidificación, filtrado y refrigeración. Cada uno de los cuales cumple una función específica y diseñada para operar correctamente dentro de rangos establecidos. 2.1 ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA. Existen diferentes estrategias para obtener un ahorro energético en los sistemas de acondicionamiento de aire. En el programa que se sugiere se establecen cuatro elementos claves que deben verificarse, tanto en el sistema de acondicionamiento de aire propiamente dicho, como en el local que se acondiciona, los cuales son: 1. Asegurar una operación adecuada. 2. Reducir la demanda y controlar la carga. 3. Reducir las pérdidas por control de los dispositivos de distribución y del sistema. 4. Ahorrar y recuperar energía. En la siguiente Tabla se muestran esquemáticamente estos elementos y luego se dan recomendaciones generales para una mejor operación del sistema. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 8

12 ELEMENTO CLAVE QUÉ HAY QUE VERIFICAR? CÓMO SE VERIFICA? HOUSEKEEPING RETROFITTING CAMBIO DE TECNOLOGÍA SISTEMA DE A-A LOCAL ACONDICIONADO SISTEMA DE A-A LOCAL ACONDICIONADO La totalidad del sistema y sus componentes. Uso y función de: Cuartos. Componentes. Comparar el desempeño con los requisitos de: Temperatura. Tasa de flujo. Cambio de aire. Presión. Tamaño y uso de los cuartos. Localización de los cuartos. Exposición. Ventas y vidrios. 1. ASEGURAR UNA OPERACIÓN ADECUADA Registrar: Temperaturas. Humedad. Presión. Volumen de aire. Prueba operacional: Condiciones del flujo. Componentes mecánicos. Controles. Prueba visual y operativa de: Puertas, ventanas y persianas. Limpiar filtros y rejilla de las unidades manejadoras, componentes, tuberías y ductos. Reemplazar las partes defectuosas. Recargar y presurizar agua y sistema refrigerante. Aplicar medidas de mantenimiento continuo. Cerrar y/o sellar: Puertas, ventanas, cortinas, aberturas y fugas. 2. REDUCIR DEMANDA Y CONTROLAR CARGA Estableciendo los requerimientos mínimos y comparándolos con los registros y rangos actuales. Estableciendo los requerimientos mínimos y comparándolos con la situación actual. No No No No Cambiar los rangos operativos para satisfacer los nuevos requerimientos. Reorganizar los cuartos para reducir el consumo de energía. Cambio de luminarias incandescentes. No No Reducir: Tamaño de los cuartos. Área de los vidrios. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 9

13 ELEMENTO CLAVE SISTEMA DE A-A LOCAL ACONDICIONADO SISTEMA DE A-A QUÉ HAY QUE VERIFICAR? CÓMO SE VERIFICA? HOUSEKEEPING RETROFITTING 3. REDUCIR PÉRDIDAS POR CONTROL DE LOS DISPOSITIVOS DISTRIBUCIÓN Y DEL SISTEMA Aislamiento apropiado de los componentes y tuberías, partes que causan pérdidas evitables. Partes que pueden ser omitidas. Aislamiento del techo y las paredes. Cortinas. Eficiencia energética del sistema/componentes, Dispositivo de Ahorro de Energía. Fuente: Manual de URE PESENCA Supervisión y chequeo estimando las pérdidas comparando las diferentes Modificaciones. Termografía. 4. AHORRAR Y RECUPERAR ENERGÍA Verificando y Cumplir el procedimiento del evaluando: catálogo de mantenimiento. Condiciones de diseño, consumo de energía. Sistemas de recuperación de Energía. No No Reemplazo del aislamiento. Inadecuado o dañado. Eliminar las partes puntiagudas. Eliminar puntos de fuga: Reemplazar el aislante dañado o inadecuado. Pintar el techo y paredes de blanco. Aplicar automático. control CAMBIO DE TECNOLOGÍA Nuevo aislamiento. Cambio de los componentes que causan: Pérdidas. Remoción de las partes innecesarias. Nuevo aislamiento Polarización de Ventanas Adicionar cortinas, rejillas de ventilación, atenuadores. Instalar componentes de mayor Eficiencia. Instalar sistemas y unidades de recuperación de energía. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 10

14 2.2 RECOMENDACIONES GENERALES PARA EL ACONDICIONAMIENTO DE AIRE. Mantenga puertas y ventanas cerradas en los ambientes acondicionados con el fin de evitar la entrada de aire caliente del exterior. Apagar los equipos de acondicionamiento de aire en las áreas desocupadas. Contemple la posibilidad de apagar los equipos de acondicionamiento de aire en oficinas así : Durante las horas de refrigerio. Una hora o media hora antes de la hora de salida. Mantenga en condiciones de correcto funcionamiento los acondicionadores y además, en estado de buena limpieza los filtros, serpentines y ventiladores En los espacios acondicionados disminuya en lo posible la carga de calor introducida por la excesiva iluminación, por maquinarias o equipos que permanezcan encendidos innecesariamente. Analice la posibilidad de aislar térmicamente los edificios e instalaciones o, al menos, secciones de los mismos. Por todos los medios posibles favorezca la arborización alrededor de las edificaciones con ello se consigue disminuir la transferencia de calor hacia el interior de las mismas, el resultado será la reducción sensible de las cargas de los acondicionadores de aire. Otra reducción en las cargas de los acondicionadores de aire se logra rediseñando los espacios siguiendo las normas de la Arquitectura Solar Pasiva que aconseja, entre otras cosas, favorecer la circulación de aire a través de determinados espacios. Mantener en buen estado los sistemas de control como presostatos y termostatos. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 11

15 3. VENTILACIÓN Los ventiladores son máquinas muy útiles en la industria, sus campos de aplicación más comunes son: secadores, torres de enfriamiento, hornos rotatorios, acondicionadores de aire y calderas. Se consideran equipos básicos, sin embargo, generalmente son escogidos y operados sin seguir ninguna metodología aceptada. Como consecuencia, el rendimiento de estos aparatos se ve muy afectado, incrementando su consumo de energía. Los ventiladores son construidos en una gran variedad de tipos y tamaños, siendo los de tamaños grandes que trabajan en sistemas conductos los que presentan mejores oportunidades de ahorro. 3.1 ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA. Aunque la operación de los ventiladores siempre esté asociada a unas pérdidas de presión normales, deben evitarse todas aquellas pérdidas innecesarias en presión y consecuentemente de energía. La causa de pérdidas más común es la pobre adaptación del ventilador con la demanda, es decir, el ventilador entrega un flujo distinto al requerido. Para propósitos tales como ventilación de cuartos, edificios y refrigeración en la etapa de planeación no son conocidas las necesidades reales y se opta por escoger un ventilador sobredimensionado. Esto conlleva a una descarga excesiva. Mientras una descarga deficiente se hace evidente por mal funcionamiento del respectivo sistema, una descarga excesiva no es percibida del todo, o puede adaptarse por medios antieconómicos como una válvula de estrangulamiento. Otra causa de desperdicio de energía es la instalación de más ventiladores en cuartos donde no existe la vía que permita que el flujo adicional que entra, salga. Los desperfectos de construcción y las obstrucciones en los ductos aumentan la resistencia al paso del flujo, necesitándose más energía para hacerlo circular: los filtros obstruidos y el material extraño son ejemplos de ello. Por último el mal funcionamiento del ventilador por defectos mecánicos o del impulsor, estator o incrustaciones y sucio, ocasiona un requerimiento mayor de energía. Para evitar todas aquellas pérdidas innecesarias de presión y su consecuente desperdicio de energía debe ser aplicado un programa encaminado a reducirlas. El lograr el Uso Racional de Energía en el sistema de ventiladores requiere del cumplimiento de cinco etapas, simplificadas en la Tabla siguiente: EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 12

16 QUE DEBE SER CONSIDERADO? CONDICIONES ADECUADA DEL SISTEMA OPERACIÓN ACTUAL DEL VENTILADOR PÉRDIDAS DENTRO DE LA INSTALACIÓN AJUSTAR EL VENTILADOR CON LA DEMANDA MEDIDAS DE MANTENIMIENTO CONTINUO QUÉ DEBE SER CONSIDERADO? Asegúrese que toda la instalación esté en condiciones apropiadas. Cuál es la tasa de flujo liberado y cual es la demanda. CÓMO SE DEBE VERIFICAR? Prueba visual de los conductores y partes mecánicas Determinar el caudal. Determinar la presión alcanzada en el ventilador. Determinar las características de Instalación. Localizar las Análisis de las partes que pérdidas. causan pérdidas Estimar las de presión pérdidas. evitables Comparar las diferentes modificaciones. Determinar los Comparar los requisitos del esfuerzos y caudal beneficios con respecto a las diferentes modificaciones de control de flujo Localizarlos componentes propensos a ocasionar pérdidas en la instalación. Fuente: Manual de URE PESENCA. Pruebas visuales y medidas de pérdidas de presión. REQUISITOS PARA EL MEJORAMIENTO EN URE MANTENIMIENTO Y HOUSEKEEPING RETROFITTING Conductos despejados, limpios y ajustados. Partes mecánicas en orden. NO Tal y como se hace en el primer paso Aplicar el control de velocidad si es suministrado Aplicar el control de mantenimiento en intervalos fijos. Usar medidores y sensores de flujo adecuados. Usar medidores de presión adecuados. Repara las partes dañadas Analizar el aire atmosférico Aspas móviles. Deformación de aspas. Reducción de diámetro. Admisión parcial. CAMBIO DE TECNOLOGÍA NO NO Cambiar los ductos angostos y otros componentes de la instalación. Control automático de velocidad. Aspas móviles. Nuevo rotor. Aspas guías variables. Seleccionar el mejor Recuperar las partes gastadas y modelo de desajustadas. ventilador Usar correas disponible, si dentadas. el actual llega a quedar inservible. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 13

17 4. APLICACIONES TÉRMICAS Dentro de los consumidores que influyen en el consumo de energía eléctrica se encuentran los equipos que realizan procesos de calentamiento por resistencias eléctricas, como es el caso de los hornos eléctricos. En los hornos de resistencia, el calor es desarrollado por la circulación de corriente a través de resistencias distribuidas. El servicio de estos hornos es para la aplicación de calor a cuerpos sólidos y se emplea para el tratamiento térmico de los metales, para el recocido del vidrio y para la cocción de esmalte vítreo. Pueden ser de dos tipos, intermitentes o de tipo continuo. Un aspecto importante de ahorro de energía en estos procesos son los aislamientos térmicos ya que en este punto es en donde se presentan las mayores pérdidas. 4.1 ELEMENTOS CLAVES PARA EL USO RACIONAL DE ENERGÍA. a. CONTROL DEL AISLAMIENTO. Si se tienen pérdidas de calor por defecto en aislamientos o aislamiento no apropiado, habrá una baja en la eficiencia, lo que hará que todo el sistema trate de corregirla, traduciéndose en un incremento de consumo de energía. Por esta razón es aconsejable chequear si los aislamientos que se tienen son los apropiados. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior, mayor es la tendencia a un incremento de pérdida de calor. Por lo tanto, es importante aumentar la resistencia a la pérdida de calor, aumentando el espesor del aislamiento y/o disminuyendo el valor de la conductividad térmica. b. CONTROL DE LA TEMPERATURA. Un adecuado control de temperatura dentro del horno de resistencias implica la regulación de la corriente eléctrica a través de los elementos calefactores, con el fin de aumentar o disminuir, la cantidad de energía entregada al ambiente interior del horno. Esta regulación implica la existencia de un controlador de lazo cerrado o retroalimentación, cuya misión será detectar la temperatura real dentro del horno por medio del dispositivo sensor adecuado (termómetro o termocupla), conocer la temperatura deseada de trabajo, establecida por el operario; con base en la diferencia existente entre las dos (señal de error) deberá tomar la acción adecuada para tratar de igualarlas, accionando en el momento oportuno los reguladores de corriente de las resistencias. Este controlador puede ser manual o automático. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 14

18 Control Manual de Temperatura TEMPERATURA TEMPERATURA DESEADA Control Automático TIEMPO TEMPERATURA TEMPERATURA DESEADA TIEMPO El controlador también podrá ser de tipo proporcional, variando en forma continua y no discontinua la corriente a través de cada elemento calefactor, con la ventaja de obtener una regulación más precisa de la temperatura. La desventaja de este tipo de regulador estriba en un elevado costo, puesto que se precisa la utilización elementos electrónicos como tiristores. c. CONTROL DE LA DEMANDA. Las demandas máximas durante un período de tiempo determinado (actualmente es de 15 minutos), las potencias activas y reactivas son factores que se registran y se tienen en cuenta para el cobro mensual. Es importante entonces, que el consumidor de la energía estudie la forma de lograr picos bajos y evitar en cuanto sea posible los picos altos de consumo de potencia, mediante un programa de entrada de potencia en los hornos teniendo en cuenta cual es el consumo de cada horno al comenzar su operación. Los hornos pueden ser programados para operar durante horas de menos carga y en empresas donde posean varios, procurar no comenzar simultáneamente la operación de todos ellos, sino establecer horarios para el encendido y trabajo secuencial de los hornos, obteniéndose con ello que el EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 15

19 pico de demanda máxima sea más bajo y se mejore entonces el promedio, ahorrándose energía y dinero. La eficacia con la cual una industria usa su demanda de energía es estimada en términos de factor de carga, (relación entre el consumo promedio de potencia y la potencia máxima en un intervalo de tiempo determinado), cuanto más bajo sea el factor de carga, más alto será el costo por servicio eléctrico. El mejoramiento del factor de carga se logra mediante la programación de la carga. d. DEFICIENCIAS EN TRABAJOS DISCONTINUOS. Este problema hace referencia más directamente a las condiciones de operación del horno y se plantea como una de las limitaciones más importantes que ha de tenerse en cuenta si se pretende ahorrar energía eléctrica. Como ya se ha dicho, este método de calentamiento exhibe una gran inercia térmica, lo cual, dicho en palabras sencillas, significa que el horno se demora mucho en calentarse hasta la temperatura de operación normal y se demora mucho en enfriarse una vez que se apaga. Esto indica que para trabajar con la mayor eficiencia posible, debe operarse el horno en forma continua, evitando los frecuentes encendidos y apagados que implicarán un desperdicio energético, debido a que la gran cantidad de calor acumulado dentro del horno en el momento de apagarlo (y que alguna vez fue energía, eléctrica que pasó a través de nuestros contadores) no tendrá otro destino que el de disiparse en la atmósfera sin realizar ningún trabajo útil. Según esto, puede ser más económico para una industria operar un horno eléctrico durante varios días seguidos en el mes, y después pararlo durante un lapso similar, que trabajarlo durante todo el mes, pero en forma discontinua. 4.2 CALENTAMIENTO DE AGUA El voltaje de operación del calentador debe ser el indicado en la placa de características técnicas del equipo. Revise periódicamente los controles termostáticos de cada equipo para asegurarse de su buen funcionamiento. Revise periódicamente los contactos eléctricos de cada unidad. Defina bien las necesidades de calentamiento para graduar adecuadamente las temperaturas que deben controlar los termostatos. EFICIENCIA EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 16