Proyecto para la evaluación de la mejora de la eficiencia energética en cámaras frigoríficas mediante el uso de esclusas neumáticas

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1 Soluciones de eficiencia en zonas de tránsito y acceso a cámaras Proyecto para la evaluación de la mejora de la eficiencia energética en cámaras frigoríficas mediante el uso de esclusas neumáticas José Fernández Seara Alberto Dopazo Sánchez REIT REfrigeración e Ingeniería Térmica Área de Máquinas y Motores Térmicos E.T.S. de Ingenieros Industriales Universidad de Vigo

2 INTRODUCCIÓN - CARGAS Q transmisión Cámara frigorífica Ti, HR, v, etc Q renovación Q Interiores Sistema de refrigeración Q infiltración

3 CARGA POR INFILTRACIONES Infiltración: Flujo de aire a través de las puertas de las cámaras debido a las distintas condiciones del aire en el interior y el exterior. Afecta a condiciones de cámara, temperatura y humedad. Puede llegar al 40% de la carga de la cámara (ASHRAE). Depende: - De la utilización de la cámara - De las dimensiones de la puerta y cámara - De las condiciones interiores - Del ambiente exterior

4 INFILTRACIONES Flujo de aire entre dos recintos a distintas temperaturas

5 Humedad específica W [kg/kg as] INFILTRACIONES kj/kg gr/kg kj/kg 0.47 gr/kg Temperatura [ºC]

6 INFILTRACIONES Desestabilización condiciones interiores de la cámara. Aumento carga y tiempo operación del sistema de refrigeración. Formación de escarcha en evaporadores y sobre los productos. Aumento del tiempo de desescarche. Formación de hielo entorno a la puerta, en el techo y en el suelo. Riesgo de accidentes. Formación de neblina, cristales en suspensión. Se dificulta la visión.

7 INFILTRACIONES

8 INFILTRACIONES Soluciones 1º.- Reducir las infiltraciones Cortinas de lamas Cortinas de aire 2º.- Reducir infiltraciones y sus efectos nocivos Esclusas neumáticas

9 ESCLUSAS NEUMÁTICAS Reducir infiltraciones, infiltraciones baja humedad y temperatura

10 PROYECTO INVESTIGACIÓN Instalación experimental para el estudio, evaluación y mejora de la eficiencia energética y de las ventajas que supone el uso de esclusas neumáticas en cámaras frigoríficas Consellería Economía e Industria, Xunta de Galicia. INCITE años, KINARCA, S.A.u Equipo investigación Refrigeración e Ingeniería Térmica, REIT

11 PROYECTO INVESTIGACIÓN Objetivos Medir infiltraciones en cámara sin esclusa y con esclusa considerando distintas condiciones de funcionamiento. Evaluar las cargas por infiltraciones sin esclusa y con esclusa en distintas condiciones de funcionamiento. Optimizar las esclusas fabricadas por Kinarca. Problema complejo. Trabajo experimental.

12 PROYECTO INVESTIGACIÓN Construcción de una cámara. Instrumentación. Método del gas trazador, CO2 Se introduce CO2 en la cámara, se deja estabilizar, y se mide su concentración (medidores de concentración de CO2), Yi. Se mide la concentración de CO2 en el exterior, Yext. Se abre la puerta de la cámara y se realizan las condiciones de operación con la esclusa que se desean ensayar. Se cierra la puerta de la cámara, se deja estabilizar un tiempo y se mide la concentración de CO2 en el interior, Yf Medidas de temperatura y humedad interiores y exteriores

13 PROYECTO INVESTIGACIÓN Proceso de cálculo a partir datos experimentales. Se realiza un balance de masa en el CO2, durante un Δt V Y V m m m m CO2,i CO2,out CO2,in CO2,f Y V cam CO2,i CO2,i inf CO2,out CO2,out inf CO2,in CO2,in cam CO2,f CO2,f Y V Y Conocido (medido): V,Y, ρ,y, ρ,y, ρ 2 cam CO,i CO2,i CO2,ext CO2,ext CO2,f CO2,f Hipótesis: Se obtiene, Y Y ; ρ ρ ; Y Y CO,out CO2,i CO2,out CO2,i CO2,in CO2,ext CO2,in CO2,ext V inf 2 ρ ; ρ

14 PROYECTO INVESTIGACIÓN Se obtiene el caudal de aire infiltrado, V inf, t Vinf t, V inf, 24 h Vinf 24 h inf, t m V inf, t inf, inf, 24 h m V inf, 24 h inf Se obtiene la carga por infiltraciones, q inf V inf inf (h ext h cam ) Conocido (medido): m inf, h ext (T ext, HR ext ), h int (T int, HR int )

15 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN Instalación experimental. Cámara con esclusa e instrumentación. Vcam m 3 63 cm 2 m 2.37 m

16 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN Instalación experimental. Instrumentación, 30 T, 8 HR, 3 CO 2.

17 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN Instalación experimental. Sistema adquisición de datos.

18 Cámara PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

19 Esclusa PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

20 Esclusa PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

21 Esclusa PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

22 Sensores PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

23 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN Detectores de CO2, ppm, 0.1% valor medido

24 ENSAYOS REALIZADOS Temperaturas de cámara, -18 ºC y -22 ºC Tiempo de apertura de puerta, 2 minutos Aperturas esclusa, 1, 2 y 3 aperturas / 2 minutos 30, 60 y 90 aperturas/hora Ensayos sin esclusa, 2 minutos Estabilización de la cámara antes y después de cada ensayo, diferencias en concentración de CO 2 < 5%

25 RESULTADOS, T cam =-22 ºC Concentración CO2 en cámara y exterior 6 horas min 15 min CO 2 (ppm) ap/min 2 ap/min C01 3 ap/min C03 0 ap/min abierta 2 min Tiempo (s)

26 RESULTADOS, T cam =-22 ºC Temperatura cámara de referencia, -22 ºC T14 T15 T16 T14 Temperatura (ºC) Tiempo (s) T15 T16

27 RESULTADOS, T cam =-22 ºC Humedades relativas interior cámara, HR3 y HR Humedad Relativa (%) HR3 HR5 Te=19.5 ºC HRe=78% Tiempo (s)

28 RESULTADOS, T cam =-22 ºC Caudal de aire infiltrado. 1.4 Caudal de aire infiltrado (kg s -1 ) % -87.6% -82.8% -79% Ap/h 30 Ap/h 60 Ap/h 90 Ap/h SIN 0 AP 1 AP 2 AP 3 AP

29 RESULTADOS, T cam =-22 ºC Caudal diario aire infiltrado - horas operación y aperturas por hora. Caudal diario de aire infiltrado (kg hr -1 ) Puerta abierta Esclusa abierta Puerta abierta Esclusa cerrada 30 aperturas/hora Operación Cámara (hr/dia) 60 aperturas/hora 90 aperturas/hora

30 RESULTADOS, T cam =-22 ºC y -18 ºC Caudal de aire infiltrado m (kg s -1 ) Ap/h 30 Ap/h 60 Ap/h 90 Ap/h SIN 0 AP 1 AP 2 AP 3 AP

31 ANÁLISIS ENERGÉTICO Comparación SIN - CON esclusa 1º.- SIN esclusa. Carga por infiltración, q inf m inf (h ext h cam ) 2º.- CON esclusa. Carga infiltración + Potencia consumida esclusa Carga infiltración, q inf m inf (h ext h cam ) Potencia consumida esclusa, - Horas de operación: puerta abierta, resistencias y ventilador encendido, 9 kw + 6 kw kw = 16.5 kw - Horas no operación: puerta cerrada, modo emergencia, Resistencias de 9 kw encendidas el 37.5% del tiempo

32 RESULTADOS, T cam =-22 ºC Carga infiltraciones - horas operación y aperturas hora Potencia infiltración (kw) Sin Esclusa 0 Aperturas/hr 30 Aperturas/hr 60 Aperturas/hr 90 Aperturas/hr Operación Cámara (hr/dia)

33 RESULTADOS, T cam =-18 ºC Carga infiltraciones - horas operación y aperturas hora 35 Potencia infiltración (kw) Sin Esclusa 0 Aperturas/hr 30 Aperturas/hr 60 Aperturas/hr 90 Aperturas/hr Operación Cámara (hr/dia)

34 ANÁLISIS TERMOGRÁFICO, T cam =-22 ºC

35 CONCLUSIONES Proyecto de investigación, Kinarca REIT. Obtener infiltraciones, evaluación energética y optimización de esclusas neumáticas. Determinación experimental de infiltraciones sin y con esclusa, horas de operación, 0, 30, 60 y 90 aperturas/hora. Análisis energético sin y con esclusa. - Horas de operación mínimas que justifican el uso de esclusa. - Reducción de desescarches. - Ventajas derivadas de la reducción de la formación de hielo. Datos experimentales para optimización del diseño de las esclusas.

36 Soluciones de eficiencia en zonas de tránsito y acceso a cámaras Proyecto para la evaluación de la mejora de la eficiencia energética en cámaras frigoríficas mediante el uso de esclusas neumáticas José Fernández Seara Alberto Dopazo Sánchez REIT REfrigeración e Ingeniería Térmica Área de Máquinas y Motores Térmicos E.T.S. de Ingenieros Industriales Universidad de Vigo

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