Adaptación de refrigeradores convencionales drop in a base de refrigerantes HC, operados con energía solar fotovoltaica y acumuladores de frio Rubén Llanes rllanesm@ucentral.edu.co
Contenido 1. Introducción: Rendimiento energético (Eficiencia + Ahorro + No desperdicio), Diseño, Mantenimiento, operación. 2. Consumo energético, una función de la Temperatura ambiente 3. Acumulación de energía frigorífica. 4. El Sistema de control por tiempo (día noche) y temperatura. 5. Drop in con HC s 6. El diseño del refrigerador de prueba. 7. Pruebas y resultados 8. El sistema fotovoltaico. 9. Conclusiones finales y reconocimientos
El proyecto Evaluar energéticamente un refrigerador convencional 64 litros, uso doméstico, de 120 V y potencia de 120 W AC de refrigerante CFC 12, al someterlo a varias variaciones: Drop in, con NORTHCUTT HC12A (isobutano 60% + propano 30%)* Incorporación de acumuladores térmicos con el fin de optimizar el tiempo con disposición de frío y disminuir el consumo de energía en horas calurosas. Sistema de control por tiempo (día noche) y temperatura. Incorporación de energía solar: dos paneles Fotovoltaicos 80W pico + regulador + baterías 12 V + conversor a 120 V
El consumo es función de la Temperatura ambiente Potencia W T ambiente - condensador C Presión Mpa % Aumento consumo W 253 5.51 0.9 0 281 9.36 1 11 392 22.4 1.4 56 452 27.88 1.6 78 553 40 N.D 118 Por tanto, es conveniente trabajar cuando la temperatura ambiente es baja: De noche por ejemplo
El consumo es función de la Temperatura ambiente Por tanto, es conveniente trabajar cuando la temperatura ambiente es baja: De noche por ejemplo
Tiempo de operación del refrigerador día / noche; modo normal y con * DIA (min) NOCHE(min) 245 123 306 273 300 243 250 Sin registro Sin registro 287 227 191 263 219 192 224 Sin acumuladores 254,714286 222,857143 DIA (min) NOCHE (min) 156 115 215 Sin registro Sin registro 247 272 270 247 276 Sin registro 260 232 180 224 272 270 239 232 182 Con acumuladores 231 226,777778 2 acumuladores de frio
Tiempo de operación del refrigerador día / noche; modo normal y con 260 250 240 NOCHE DÍA MODO Tiempo trabajo DIA - minutos Tiempo trabajo NOCHE - minutos 230 220 Series1 Series2 SIN ACUMULADOR 254 222 210 200 SIN ACUMULADOR CON ACUMULADOR CON ACUMULADOR 231 226 acumuladores de frio
Tiempo de operación del refrigerador día / noche; modo normal y con. Conclusión DIA NOCHE % DE AHORRO 9.05-1,8 Estos resultados muestran un ahorro diurno del 9.05 % del consumo eléctrico del refrigerador, sacrificando un 1,8 % de consumo adicional en la noche usando los acumuladores de frio. Para un ahorro total de 4% neto diario según los promedios de consumo obtenidos en las dos pruebas
El acumulador: GEL Eutéctico IMAAS 602.113 @ -3 C, con descongelamiento retardado, para Ta. gabinete Entre 2 y 8 C
El Circuito de control: 2 SWITCHES paralelos Temperatura y horas del día: Noche 19 a 7 on, Día 7 a 19 off; ubicación baja de sensor de Temperatura @ 8 C ՏՏՏՏ Refrigerador Temperatura Hora D - N
DROP IN con HC12 A Northcutt El refrigerante es una mezcla de dos hidrocarburos, propano e isobutano en una proporción de 30% y 70% en masa respectivamente. Es inflamable, no tóxico, con una clasificación A3 de acuerdo a la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE).
El Refrigerador: De diseño propio, de 64 litros con compresor eléctrico para CFC 12 de 120 W de potencia a una red de 120 Voltios de acuerdo a Manual de productos de refrigerante de hidrocarburos de NORTHCUTT INC. La potencia frigorífica:325 W COP de 2.7 evaluado experimentalmente. Temperatura gabinete: 0 5 C Temperatura ambiente: 25 C
El Refrigerador: La potencia frigorífica:325 W COP de 2.7 evaluado experimentalmente. Temperatura gabinete: 0 5 C Temperatura ambiente: 25 C
Temperatua ( C) Resultados de funcionamiento comparativos CFC 12 vs. HC12a 20 Temperatura a la entrada del compresor T1 15 Descripción Refrigerante R-12 Refrigerante 10 ( C) HC-12ª 5 Temp. 7,957142857 4,547142857 0-5 0 10 20 30 40 50 Promedio -10 N de datos T1 HC-12 T1 R-12 Polinómica (T1 HC-12) Polinómica (T1 R-12)
Temperatua ( C) Resultados de funcionamiento comparativos CFC 12 vs. HC12a 60 50 Temperatura a la entrada al condensador T2 Descripción Refrigerante Refrigerante 40 ( C) R-12 HC-12a 30 Temp. 43,0547619 41,18142857 20 10 Promedio 0 0 10 20 30 40 50 T2 HC-12a N de datos T2 R-12 Polinómica (T2 HC-12a) Polinómica (T2 R-12 )
Temperatua ( C) Resultados de funcionamiento comparativos CFC 12 vs. HC12a 40 Temperatura a la entrada a la valvula de expansión T3 35 30 Descripción Refrigerante Refrigerante 25 20 ( C) R-12 HC-12a 15 Temp. 33,7 29,3 10 5 Promedio 0 0 10 20 30 40 50 T3 HC-12a N de datos T3 R-12 Polinómica (T3 HC-12a) Polinómica (T3 R-12)
Temperatua ( C) Resultados de funcionamiento comparativos CFC 12 vs. HC12a 15 Temperatura a la entrada al evaporador T4 10 5 Descripción R-12 HC-12a 0-5 -10-15 0 10 20 30 40 50 ( C) Temperatura Promedio -4,7-12,4-20 N de datos T4 HC-12a Polinómica (T4 HC-12a) T4 (C ) Polinómica (T4 (C ))
Resultados de funcionamiento comparativos CFC 12 vs. HC12a Descripción Refrigerante R-12 Refrigerante HC-12a COP 2,75 3,17 EER 7.6 Btu/wh 10.18 Btu/wh
Consumo (KW h X 10) Potencia Consumida 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00-1 Tiempo (horas) Estos resultados muestran un ahorro en 10 horas de 18.6 % de HC12 a respecto de CFC 12 HC-12a R-12 Polinómica (HC-12a) Polinómica (R-12)
El SISTEMA FOTOVOLTÁICO: Con un consumo de 120 W, se selecciona la capacidad de generación eléctrica de los paneles solares. Fuente: www.torres-refrigeracion.com/pdf/art_fot_014.pdf.
El SISTEMA FOTOVOLTÁICO: Elementos 2 Panel solar 85Wp/12VCC ener80-tenesol de Silicio policristalino. Celdas de 125 x 125 mm Estructura para soporte del panel. Controlador 12A 12/24v, ener12 TENESOL. Baterías ciclo profundo agm 75ah/12vcc m-tek, ISO9001. Rack plástico para batería. Inversor 300w 24vcc/110vca, onda seno pura, suresine morningstar, ISO9001.
Los ahorros combinados resultado de la implementación de ACUMULADORES DE FRÍO, Drop in con HC12 a y control de Tiempo Temperatura muestran un ahorro total de 21.85 % respecto al refrigerador prototipo convencional de CFC 12. Además se mostró la posibilidad de uso de uso de paneles fotovoltáicos.
Reconocimientos: Ing. Carlos Collazos Doncel Ing. Manuel A. Tangarife Ing. Oscar Baquero O. Est. Gino Diaz Est. Marco Peñuela Est Oscar González Est. Juán Álvarez Est. Crístian López Est. Fráncisco Camargo