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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

Entalpía

Compresor

Condensador

VET - VEE

Presión

Evaporador

Qcond = Qevap + Q comp

Qevap

Q comp

Pot. comp

Tcond=Tamb+DT

Tevap=Tcto-DT

Area Roja

44,45

Area Azul

37,55

Azul 15,5% menor

a Roja

Principios

Tamb

Tcto

DT

DT

Análisis en el EvaporadorUn 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

Si baja o sube el MSS, COP decrese nuevamente!

COP=--------------Pot FrigPot Elec

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

3.8 bar

-1,05°C

3.1 bar Presion Evaporacion

Valve constant

opening degree

-5.8°C

3.1 bar

R22

3.8

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 trabajodel compresor y desgaste

Ahorro energético (Mas de un 8% con Control Adaptativo)

Mas de un 20% con Pc Flotante(algoritmos de control paralelopara una “Presion Flotante “)

Como se comporta el evaporador?U

san

do

VEE

Val

vula

est

and

ar V

ET

Despues de 30min aprox!U

san

do

VEE

Val

vula

est

and

ar V

ET

Alrededor de 1 hora…U

san

do

VEE

Val

vula

est

and

ar V

ET

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 ambientepara 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 ControlControladores Actuadores Sensores y

Transmisores

Como seria su Configuración

Control de SobrecalentamientoControl de temperatura

y deshielo

Otras posibilidades de Trazabilidad

Tipo de ActuadoresTipo Pulsante

2,7M4,4M

7M

10M

17M

27M

43MBTU

0

2

4

6

8

10

12

14

AKV 10

AKV-1

AKV-2

AKV-3

AKV-4

AKV-5

AKV-6

AKV-7

Tipo de ActuadoresTipo Modulante

Tipo de Controladores…

Proyecto Piloto Medellín Uno de los primeros supermercados existentes en

Colombia de gran magnitud en instalacion.

Alimentacion 220Vac, consumo del sistema90kWh antes de su intervencion (2.013).

Distribución del Almacen

86 valvulas de expansiontermostaticas

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 considerableconsiste 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 (pulldown) de este, llevando así a un apagado en el funcionamiento de los compresores.

Preguntas?