Ahorro Energético en Sistemas de Refrigeración con Expansión Directa SPC. Fabio Leal
Agenda Fundamentos Componentes Casos de Ahorro
Distribución Energética Las instalaciones frigoríficas en los supermercados son elementos que requieren un gran consumo de energía. Dependiendo del tamaño de la superficie comercial la cantidad puede variar entre el 20 y 50% del total.
Distribución Energética en una Tienda El ahorro de energía en el sistema de refrigeración puede representar una cifra muy significativa, donde actualmente los controladores electrónicos han ampliado considerablemente las posibilidades de conseguirlo. En un supermercado corriente, el consumo de energía puede distribuirse de la manera ilustrada:
Principios Qcond = Qevap + Q comp Tcond=Tamb+DT Condensador Presión VET - VEE Compresor Pot. comp Q comp Qevap Entalpía Tevap=Tcto-DT Evaporador
Principios Area Roja 44,45 Area Azul 37,55 Tamb DT Azul 15,5% menor a Roja DT Tcto
Análisis en el Evaporador Un correcto sobrecalentamiento mejora el efecto refrigerante (aprovechamiento de calor latente) en el evaporador. A mayor calor latente menor tiempo de Pulldown, y un corte en temperatura mas rapido.
Cuanto es un Sobrecalentamiento Suficiente El COP/EER alcanza su optimo valor cuando el sobrecalentamiento consigue el MSS = 6K COP=-------------- Pot Frig Pot Elec Si baja o sube el MSS, COP decrese nuevamente!
Valvula de Expansion termostatica (VET) La VET funciona correctamente para un cambio de carga no mayor al 20%! 3.8 bar bulb pressure 0.7 bar spring 3.1 bar Presion Evaporacion 3.8 bar -5.8 C 3.1 bar 3.8-1,05 C R22 Valve constant opening degree 0.7 3.1
Operación VET Necesita ajuste manual. No hay un optimo control para todas las cargas (Optimo control en un solo punto de carga). Requiere una alta Pc para trabajar. Sensible a las condiciones de operación.
Válvula de Expansión Pulsante (VEE)
Operación VEE No se necesita ajuste manual Reducción en horas de trabajo del compresor y desgaste Ahorro energético (Mas de un 8% con Control Adaptativo) Mas de un 20% con Pc Flotante (algoritmos de control paralelo para una Presion Flotante )
Usando VEE Valvula estandar VET Como se comporta el evaporador?
Usando VEE Valvula estandar VET Despues de 30min aprox!
Usando VEE Valvula estandar VET Alrededor de 1 hora Mejorado COP esperado usando VEE
Flotación en la Condensacion
Minimizar espacio en el Condensador - Un menor diferencial de temperatura en el condensador entrega un mayor ahorro frente a los cambios de temperatura ambiente para sistemas ventilados.
Conclusiones - Todo el calor absorvido en la refrigeracion se lleva al condensador [Correcta seleccion del condensador]. - A un correcto calor rechazado en el condensador, un menor bombeo es necesario utilizar para mantener una correcta presion de succion [Correcta seleccion del condensador y VEE instaladas en cada evaporador]. - Al mejorar el ratio de compresion (COP), permitimos mover mayor refrigerante con menor esfuerzo [VEE instaladas en el evaporador]. Con ello conseguimos un menor trabajo de operacion en los compresores!
Que Usaríamos para su Control Controladores Actuadores Sensores y Transmisores
Como seria su Configuración Control de temperatura y deshielo Control de Sobrecalentamiento Otras posibilidades de Trazabilidad
Tipo Pulsante Tipo de Actuadores 14 12 10 8 6 4 2 0 43MBTU 27M 17M 10M 2,7M 4,4M7M AKV 10 AKV-1 AKV-2 AKV-3 AKV-4 AKV-5 AKV-6 AKV-7
Tipo Modulante Tipo de Actuadores
Tipo de Controladores
Proyecto Piloto Medellín Uno de los primeros supermercados existentes en Colombia de gran magnitud en instalacion. Alimentacion 220Vac, consumo del sistema 90kWh antes de su intervencion (2.013).
Distribución del Almacen 86 valvulas de expansion termostaticas Plano de la distribucion, ubicación controladores tipo AK-CC550/750
Imágenes de la Instalación Cambio de sistemas de Expansion termostatica a Electrica AKV
Instalación Intervencion de racks de refrigeracion; uno mixto, uno de baja y otro de media temperatura con un nuevo compresor por succion con variador de frecuencia.
Imágenes de la Instalación Intervención de control a un nuevo sistema de control modular.
Que conseguimos Resultados Ahorro mas del 25% ubicando valvulas de Expansion AKV junto con controladores AK-CC550/750.
Como trabaja el sistema actual de BT Éxito Colombia Mejoramos el estado de presiones y trabajos de compresor en Baja Temperatura.
Y en Media Temperatura
Conclusiones Los compresores (con mas del 50% de consumo en algunos almacenes) que accionan toda instalación de refrigeración, son los voraces consumidores de energía. Dos factores principales afectan su consumo real: El nivel de la presión de condensación Por cada 1 C de reducción se obtiene cerca de un 2-3% de ahorro. El nivel de la presión de aspiración Por cada 1 C de aumento se obtiene también de un 2-3% de ahorro.
Conclusiones Un importante método para obtener un ahorro de energía considerable consiste en reducir la presion de condensacion y aumentar la presion de aspiracion, en tanto se mantenga el nivel requerido de refrigerante en el sistema. Otro factor mas relevante es el aprovechamiento del efecto refrigerante en el evaporador, lo cual induce a un corte mas rápido (pull down) de este, llevando así a un apagado en el funcionamiento de los compresores.
Preguntas?