INFORME RGA RECUPERADOR ADIABÁTICO RGA MÓDULO COMPLEMETARIO A LA RECUPERACIÓN DE CALOR TRADICIONAL. Fecha última revisión: 14 de abril de 2009

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1 RGA RECUPERADOR ADIABÁTICO RGA MÓDULO COMPLEMETARIO A LA RECUPERACIÓN DE CALOR TRADICIONAL Fecha última revisión: 14 de abril de 2009 RESUMEN: El presente informe muestra la definición final de las gamas que se van a realizar del RGA así como el desarrollo de procedimientos y métodos de ensayo para la evaluación funcional de los subsistemas diseñados. CONTENIDO: Pag. 1. ANTECEDENTES GAMA FINAL CÁLCULOS Y ENSAYOS REALIZADOS... 5 EFICIENCIA... 5 PSICROMETRICO... 6 VELOCIDAD... 8 AHORRO ENERGÉTICO... 10

2 1. ANTECEDENTES En la coyuntura económica-social que nos encontramos se aprecia una creciente preocupación por la eficiencia de los procesos. Es por ello que cada vez más empresas busquen para sus productos un mejor aprovechamiento de la eficiencia energética, una eficiencia en sus procesos y con ello un respeto mayor hacia el medio ambiente. El objetivo principal de este proyecto es el diseño y desarrollo de un módulo de recuperación evaporativa que complemente los sistemas actuales de recuperación de calor. Este desarrollo mejora la eficiencia energética de la recuperación tal y como se establece en el nuevo RITE ( Reglamento de Instalaciones Térmicas en la Edificación ). Si bien es cierto, se puede decir que Ger es la primera empresa en presentar una solución a los artículos sobre la eficiencia en recuperación dispuestos en el RITE. La solución propuesta trata del modulo de recuperación adiabática (denominado RGA) y que garantice los requerimientos del nuevo RITE ( Reglamento Instalaciones Térmicas para la Edificación ). Es un modulo para instalar como complemento a los tradicionales recuperadores de calor haciendo que estos ganen en eficiencia en el proceso. Primeros estudios garantizan el retorno de inversión en menos de un año, maximizando la eficiencia energética en la recuperación. Esta basado en la tecnología del HUMER, sistemas de enfriamiento evaporativo pero con sistemas automáticos de vaciado (tecnología GVA), garantizando la calidad del agua asegurando la desconcentración de sales y la ausencia de legionela. Estos sistemas han sido ampliamente testados en los productos en los cuales van ubicados estos sistemas. El proyecto se plantea con una duración de 7 meses. Inicialmente se procederá a la investigación de las distintas opciones de recuperación adiabática, centrándonos en la solución óptima tanto técnica como económica, como es el panel evaporativo. Desarrollo de sistemas de vaciado automático que aseguren la calidad del agua empleada en este sistema, optimizando igualmente su uso. Estos sistemas se diseñarán en base a placas electrónicas desarrolladas internamente en la empresa GER. Una vez realizado este estudio, se procederá al diseño y posterior prototipado para poder evaluar mejoras de diseño y posibles alternativas tanto en lo referente a los sistemas en conjunto como a los diferentes componentes. Tras los estudios y análisis de alternativas de diseño se procede a la fabricación de prototipos de los nuevos sistemas diseñados y a su validación mediante los ensayos correspondientes, previamente definidos. Página 2 de 10

3 2. GAMA FINAL Consiste en la incorporación al mercado de una nueva línea de módulos que abarquen toda la gama de caudales que el mercado actual demanda. Para cubrirla se dispondrá de dos dispositivos que se colocarán en la extracción del aire y que cubrirán los caudales hasta m³/h y hasta m³/h. Es por ello que se le han denominado a estos recuperadores adiabáticos RGA y RGA Figura 2.1 Imagen Modelos Finales RGA-8000 y RGA-4000 Estos dos modelos constan de los mismos componentes variando sus dimensiones y así pudiéndose acoplar a distintos recuperadores. El conjunto del RGA se basa en el panel evaporativo que es humidificado mediante un sistema de impulsión y distribución del agua y permitiendo así el enfriamiento del aire a su paso por el panel uniformemente humidificado. Se dispone además de un separador de gotas que detiene el arrastre del agua en la corriente de aire. Se incorporan sistemas automáticos de vaciado que permiten desalojar el agua de la bandeja mediante una electro válvula de vaciado programada para ello, que garantiza la calidad del agua asegurando la desconcentración de sales y la ausencia de legionela. Página 3 de 10

4 A continuación se muestran las dimensiones generales del RGA y las del conducto que se acoplaría a este de los dos modelos del recuperador evaporativo. Figura 2.2 Dimensiones Generales RGA A B C DIMENSIONES CONDUCTO RGA ,6 mm 591 mm 435 mm 838 x 398 mm RGA ,6 mm 1040 mm 435 mm 838 x 848 mm Como se puede observar en los dos modelos solo varía la altura (B) del recuperador. Este hecho permite estandarizar la mayoría de los componentes optimizando la fabricación de los equipos. En la parte interior del techo se colocará un caja eléctrica estanca que controla la sincronización de los distintos elementos, bomba de impulsión, electro válvula de vaciado y electro válvula de llenado, permitiendo el correcto funcionamiento del conjunto. Figura 2.3 Colocación Final Cuadro Eléctrico Página 4 de 10

5 3. CÁLCULOS Y ENSAYOS REALIZADOS EFICIENCIA Los paneles evaporativos que constituyen el sistema tienen un espesor de 100 mm. La eficiencia depende de las variables velocidad y espesor del panel, tal y como se muestra en la figura 3.1. Para el recuperador RGA-4000, que está diseñado para soportar un caudal máximo de 4000 m³/h, disponemos de su curva de rendimiento experimental del panel evaporativo, pudiendo superar una eficiencia de saturación del 90%. Figura 3.1 Diagrama de rendimiento de panel evaporativo Sabiendo el caudal que circularía en la zona dispuesta para la situación del recuperador, obtendríamos la velocidad del aire al paso por el panel. v (m/s) = C (m³/s) / A (m²) Con la velocidad y el espesor del panel, obtendremos en la curva de rendimiento del panel evaporativo la eficiencia de saturación. Página 5 de 10

6 PSICROMETRICO El enfriamiento evaporativo o adiabático es un proceso de enfriamiento producido por la evaporación del agua en una corriente de aire. Este proceso es adiabático lo que significa que no se modifica la energía del sistema aire-agua. Simplemente se produce una conversión del calor sensible en latente y un aumento en el agua contenida en la corriente de aire. Nos ayudamos del diagrama psicrométrico el cual relaciona diferente parámetros referentes a la humidificación y deshumidificación (entalpía, temperatura bulbo húmedo, etc) Figura 3.2 Diagrama psicrometrico En el caso que nos ocupa, sabemos que como datos de entrada tenemos la temperatura de bulbo seco de entrada (Tbse) así como la humedad relativa de entrada. Si nos movemos por el psicrométrico podremos obtener la temperatura de bulbo húmedo (Tbh). Con estos datos, y sabiendo la eficiencia del panel evaporativo, según la formula Eficiencia = (Tbss-Tbh)/(Tbse-Tbh), podremos sacar cual es la temperatura de bulbo seco de salida (Tbss) Página 6 de 10

7 Con estos datos obtendríamos la humedad relativa de salida en el RGA. En la grafica se ve un ejemplo indicando la Temperatura de bulbo seco de entrada y la Humedad relativa de entrada, así como la Temperatura de bulbo seco de salida y la Humedad relativa de salida. Hrs Hre Tbss Tbse Figura 3.3 Diagrama psicrometrico Cambios de Humedad y Temperatura en RGA Página 7 de 10

8 VELOCIDAD Se han realizado ensayos para calcular el caudal. El caudal se puede calcular conociendo la velocidad media del conducto y la sección del conducto. Para ello se ha utilizado como aparato de medida un anemómetro el cual está basado en la medición de las revoluciones por minuto del molinete, siendo este valor proporcional a la velocidad del fluido que circula por el conducto. Para la realización de las mediciones se ha dispuesto el RGA con un conducto solidario con su abertura de impulsión. Se han tomado como referencia 9 puntos en el área disponible para la medición. La velocidad final será la media de las 9 tomas. Figura 3.4 Puntos de medida de velocidad El caudal es el resultado de multiplicar la velocidad media que pasa por el recuperador adiabático por el área de medida de las velocidades. C (m³/s) = v (m/s) * A (m²) Para el RGA-4000 el caudal no será superior a m³/h, el área de 838 x 398 mm, con lo que la velocidad máxima será de 3,3 m/s. Para el RGA-8000 el caudal no será superior a m³/h, el área de 838 x 848 mm, y la velocidad máxima será de 3,1 m/s. Es importante relacionar la velocidad del aire con la perdida de carga del conducto. La velocidad de paso será aquella que tenga el equipo en sí. Con la gráfica que se muestra a continuación, vemos la relación existente entre la velocidad frente la perdida de carga del recuperador, según el espesor de panel (100 mm en el caso del RGA). Página 8 de 10

9 Figura 3.5 Grafico pérdida de carga de panel evaporativo Por ejemplo, podemos observar, que para una velocidad de 3 m/s, con un panel de espesor 100 mm la pérdida de carga corresponde a 100 Pa. Página 9 de 10

10 AHORRO ENERGÉTICO Se han realizado cálculos estimados del coste que supondría tener o no en el recuperador el módulo del Recuperador Adiabático RGA. Nos basamos en un local que tiene una extracción de 2000 m³/h y que está en funcionamiento16 horas diarias. - La Extracción normal sería: Extracción de 2000 m3/h. Exterior 33ºC. Energía perdida: 2000 x 1.2 x (33º-25ºC) x 0.24 = 4.61 kw/h. Consumo: 4.61 Kw x 0.15 /Kw x 16 = 11.1 /día - Incorporando un recuperador suponiendo una eficiencia del 50% Extracción de 2000 m3/h. Exterior 33ºC. Energía perdida: 2000 x 1.2 x (29º-25ºC) x 0.24 = 2.3 kw/h. Consumo: 2.3 Kw x 0.15 /Kw x 16 = 5.52 /día - Ahora, además del Recuperador con un 50% de eficacia, le añadiremos el módulo del RGA-4000: Extracción de 2000 m3/h. Exterior 33ºC. Energía perdida: 2000 x 1.2 x (25.4º-25ºC) x 0.24 = 0.23 kw/h. Consumo: 0.23 Kw x 0.15 /Kw x 16 = 0.55 /día Así pues vemos como al día el coste normal del recuperador sería de 5,52 /día, pero con la incorporación del RGA el consumo bajaría a los 0,55 /día. Se ve como el ahorro energético, es un fuerte argumento de venta, reduciendo notablemente los costes fijos la incorporación de un Recuperador Adiabático RGA en el recuperador tradicional de calor autónomo o incluso de un climatizador. Página 10 de 10