Jornada de eficiencia energética en la industria del frio, (Energilab) Marzo 2012

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1 Jornada de eficiencia energética en la industria del frio, (Energilab) Marzo 2012 Juan Luis Alvarez Casal GEA Refrigeration Ibérica S.A. GEA Refrigeration Technologies / Royal GEA Grasso Holding N.V. 1

2 El COP como índice de evaluación (baja temp.) El propio proceso debe ser evaluado Kcal/Kg de producto procesado. Una congelación en armarios de placas 80Kcal/Kg Una congelación por inmersión en líquidos 90 Kcal/Kg Una congelación por aire circulando 125 Kcal/kg Muchos servicios funcionan sin ser requerido Enfriar con temp. De evaporación de congelado es alrededor de 4 veces mas caro. Una vez escogido el proceso es necesario establecer un índice para medir la calidad de una instalación frigorífica desde un punto de vista energético Diferentes tipos de instalaciones frigoríficas pueden cumplir con las necesidades de carga térmica requeridas. COP = Calor extraid.(qf) / Kw consm. para extraerlo(w) Ambos valores expresados en Kw 2

3 El COP como índice de evaluación (alta temp.) El propio proceso debe ser evaluado. Producir agua a baja temperatura para utilizarla en servicios que requieren temperaturas mas altas es energéticamente poco eficiente. Producir diferentes temperaturas de agua con compresores de tornillo a carga parcial en todas ellas puede ser ineficiente. Acumular si solamente necesitamos agua fría es ineficiente. Se ha de acumular hielo solamente para compensar demandas superiores a la producción o para evitar horas de tarifa punta. Una vez escogido el proceso es necesario establecer un índice para medir la calidad de una instalación frigorífica desde un punto de vista energético Diferentes tipos de instalaciones frigoríficas pueden cumplir con las necesidades de carga térmica requeridas. COP = Calor extraid.(qf) / Kw consm. para extraerlo(w) Es necesario analizar las demanda horaria 3

4 Relación producción-demanda acumulación hielo FRIG/H ESTUDIO 4A) COMPRESORES (1xPreenfriam. + 3xHielo) vs CARGAS "CON RECUPERACIÓN DE FRÍO" ACUMULACIÓN REQUERIDA: KG de HIELO POT. ENTREGADA A HIELO (Grasso 4.12) FRIG/H POT. ENTREGADA EN PREENFR. (Howden) POT. TOTAL ENTREGADA POT. CONSUMO SERVICIOS POT. ACUMUL. EN HIELO Compresores Grasso 6.9 y 4.10 en reserva 0 LUNES 4

5 El COP como índice de evaluación To: Temp. Evaporación, Tk: Temp. Condensación, Tc: temperatura del medio refrigerante en condensación, Tf: Temp. Del medio a refrigerar Tk Qc Indice de rendimiento = COP Tc Medio refrig. a TC W COP = Qf/W Tf Med. a refrigerar Tf COP= Lo obtenido/lo consumido To Qf COP= Kw frigorif. / Kw eléctricos

6 El COP como índice de evaluación Ahorro es la diferencia de consumo de energía para una producción de frío constante. Ahorro = W2 W1 ( Qf=cte.), es un valor negativo COP2= Qf/W2 ; COP1=Qf/W1 Qf=COP1 x W1 W2=Qf/COP2 ; W1=Qf/COP1 Ahorro = Qf/COP2 Qf/COP1 = Qf(1/COP2-1/COP1) COP1xW1 (1/COP2-1/COP1) Ahorro = (COP1/COP2 1 )W1 Mejorar el COP Un 10% supone disminuir la factura electrica de la instalación frigorífica en un 10%

7 Mejorando el COP En el diseño Los fabricantes de los compresores nos indican el COP de sus máquinas en función de las condiciones de funcionamiento. ( mejor alternativos que tornillos en muchos regimenes de funcionamiento). Bajar cuatro grados en la presión de condensación puede suponer una mejora del 11% en el COP. ( los condensadores evaporativos bajan la presión de condensación con relación a condensación por aire) Subir tres grados la presión de evaporación puede suponer una mejora del 11% en el COP. En sistemas de alta relación de compresión el sistema de enfriamiento intermedio es fundamental en el COP ( doble etapa o booster) Los mismos regimenes de trabajo tienen diferentes COP en función del refrigerante elegido ( NH3 mejor que HFC en general) Evitar la inst. de Tornillos grandes para cargas muy parcializadas

8 Mejorando el COP Evaporación Flotante 7 5, ,53 5,35 5,16 4,98 4,81 4,64 4,47 4,31 4,15 3,99 COP Evaporacion Flotante tc=35º ºC Condensación Flotante 7 4,47 4,61 4,74 4,89 5,03 5,18 5,34 5,49 5,65 5,82 5, ºC. 24 COP Condensación Flotante te=-7º

9 Mejorando el COP 4,50 COP func. % capacidad 4,00 3,50 3,56 3,78 3,30 3,89 3,53 3,97 3,71 4,00 3,84 4,01 3,00 2,98 2,50 2,60 2,00 2,10 meca Hz 1,50 1,51 1,00 0,79 0,50 0,

10 Mejorando el COP En el diseño El bajar la presión de condensación y subir la de evaporación mejora el COP ( aumentar la superficie de los intercambiadores de calor sea en alta o en baja) Los variadores mejoran el COP al evitar el funcionamiento de los compresores de tornillo con regulación de capacidad. Las perdidas de carga en el circuito empeoran el COP Diámetros insuficientes Salas de máquinas lejanas

11 Mejorando el COP En la utilización No fijar las presiones de evaporación y condensación, permitir que se acerquen las temperaturas de evaporación al medio a enfriar y de condensación al medio refrigerante en las diferentes épocas del año. Evitar la carga parcial de los compresores de tornillo (Un Compresor de tornillo al 40% de capacidad COP= 65% aprox) Incorporar demandas posibles para mantener los compresores de tornillo al 100%. Utilizar sistemas de control que informen de la Temperatura en cada instante ( no termostatos de petición todo o nada) Los variadores mejoran el COP al evitar el funcionamiento de los compresores de tornillo con regulación de capacidad.

12 Medir exclusivamente el consumo no vale como indicador Se ha de evaluar exclusivamente la mejora del COP Evaluar el consumo total, depende de: Condiciones ambientales de humedad temperatura vientos etc.. Apertura de puertas Temperatura de entrada de producto Temperatura de salida de producto Movimiento de mercancía entrada/salida Producción Kg/día ( en los procesos productivos)

13 Medir y mejorar el COP Instalar sistemas de control con capacidad de medir el COP y gestionar la planta en su conjunto Instalar elementos de medida de campo continuos (no on-off) Periodo de toma de datos y aprendizaje Programa de mejora del COP

14 El proyecto de mejora del COP SISTEMA INFORMATICO MEJORA COP PLC DE CONTROL DE LA INST FRIGORIFICA INSTALACION FRIGORIFICA

15 Sistema de monitorización portatil 15

16 El proyecto de mejora del COP DIAGNOSTICO SEG.ALIMENTARIA

17 Ultimas experiencias Eliminar serpentines de acumulación en mal estado y substituirlos por evaporadores falling-film que producen hielo en determinadas horas del día y pre-enfrían el agua de retorno en otras. Intercalar válvulas motorizadas entre tres presiones de funcionamiento ( -12/-8/+5) para mantener los compresores de tornillo funcionando al 100%. Utilizar tanque de acumulación de hielo, en buen estado, para enfriar agua subiendo la temperatura de evaporación cinco grados. En todos ellos hemos aplicado la condensación y la evaporación flotante. Intercalar válvulas motorizadas entre presiones de funcionamiento (-42/-35/-30/-10) para mantener los compresores de tornillo funcionando al 100%. Durante la puesta en marcha de las reformas mecánicas y de programación realizadas hemos comprobado mejoras de COP superiores al 10%.

18 evap-versus-capacd.xls capsa.pdf danone-aldaia.pdf FREIREMAR_VIGO.pdf 18

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