r e f r i g e r a t i o n a n d a i r c o n d i t i o n i n g mejoramiento de eficiencia en procesos...

R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

MEJORAMIENTO DE EFICIENCIA EN PROCESOS DE CONGELACIÓN

Fernando Becerra ArizaDanfoss S.A.

19 Jul 2010 / 2R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

COMPORTAMIENTO TIPICO EN CONGELACIÓN

Temperatura

Tiempo

Producto

Temperatura de Evaporación

Diferencial de Temp. en el arranque

Diferencial de Temp. en condiciones de diseñoDiferencial de Evaporador

19 Jul 2010 / 3R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

COMPORTAMIENTO TIPICO EN CONGELACIÓN

Temperatura

Tiempo

Producto

Temp. Evap.

+25°C

-20°C

-35°C

-30°C

Compresor Bock HA4/650-4 (10 HP baja temperatura)Rango Temp. evaporación: desde -20 a -40°C

19 Jul 2010 / 4R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

COMPORTAMIENTO DESEADO EN CONGELACIÓN

Temperatura

Tiempo

Producto

Temperatura de Evaporación

Disminución del Diferencial de Temp. en el arranque

Diferencial de Temp. en condiciones de diseñoDiferencial de Evaporador

19 Jul 2010 / 5R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

RESULTADOS QUE SE OPTIENEN:

1. Aumentar la potencia frigorífica del compresor en una condición de mayor temperatura de evaporación.

1. Aumentar el COP del compresor en esa condición de mayor temperatura de evaporación.

1. Disminución del tiempo de congelación.

1. Menor deshidratación del producto.

1. Menor número de deshielos.

1. Menor consumo de energía.

19 Jul 2010 / 6R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

COMO OPTENER ESOS RESULTADOS:

1. Selección adecuada del compresor.

1. Selección adecuada del refrigerante con mayor COP.

1. Selección adecuada del evaporador.

1. Opciones de configuración de compresor y evaporador.

1. Selección adecuada de la válvula de expansión.

1. Selección adecuada del condensador.

1. Otros: disposición y rotación del producto en el cuarto frío.

19 Jul 2010 / 7R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

1. Selección adecuada del compresor

HG: Media-Alta HA: Baja

19 Jul 2010 / 8R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

R404A-507

NTZ: Media-Baja Temp. HA: Baja Temp.

R22 - R404A

Baja - Media Temperatura

19 Jul 2010 / 9R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

HG Media Temperatura

R22 R 404A

19 Jul 2010 / 10R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

COMPRESORBOCK

R404A/5070/40°C -10/40°C -20/40°C -30/40°C

Q [BTU/h]

COP

189.000

3,0

129.000

2,41

83.345

1,9

51.000

1,48

Q[BTU/h]

COP

- - 85.000

2,0

53.000

1,65

Cual compresor podemos usar y cual es más

eficiente?

HG 4/650-4s(20HP media)

HA 4/650-4s(10HP baja)

T evaporación / T condensación

Conclusión: HG opera en el rango que deseamos y COP aceptable. HA se hace más eficiente por debajo de -25°C.

19 Jul 2010 / 11R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

COMPRESORBOCK 0/40°C -10/40°C -20/40°C -30/40°C

Q [BTU/h]

COPR404A/507

189.000

3,0

129.000

2,41

83.345

1,9

51.000

1,48

Q[BTU/h]

COPR22

190.000

4,0

128.000

3,04

80.600

2,2

-

-

2. Cual refrigerante es más eficiente?

HG 4/650-4s(20HP)

T evaporación / T condensación

Conclusión: • R22 con mejor COP en rangos media-alta temperatura.• R 22 30% mas eficiente en calor latente.• Para disminuir la limitación del R22 por debajo de -20°C se debe mejorar la condensación o enfriamiento adicional.

-33% -26% -16%

19 Jul 2010 / 12R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

19 Jul 2010 / 13R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Refrigerants affect the atmosphere – one wayor other

Global WarmingGlobal Warming Potential (GWP)Potential (GWP)100a100a

2.0002.000

4.0004.000

20.00020.000

R404AR404A

Montreal protocol

Kyoto

p

roto

col

F-G

asR22R134a

R410A

R407C

ODP

GWP

150 F-Gas

NH3

CO2

R290R600R600a

HFO1234yf

20

ODP

GWP

150 F-Gas

NH3

CO2

R290R600R600a

HFO1234yf

20

19 Jul 2010 / 14R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Hidrocarburos HC´s?

Aspectos a tener en cuenta:•Cargas mayores a 150 gr. todos los elementos (compresores, parte eléctrica, bobinas, etc.) deben instalarse a prueba de explosión ATEX.•No utilizar control pulsante, ej. válvulas de expansión electrónicas por pulsos.•Todos los elementos deben ser etiquetados con sello:

•Todo soldar, no usar roscas.•Eliminar roscar con riesgos de fugas en compresores.•Se deben dar instrucciones de instalación y mantenimiento por riesgo de flama.

19 Jul 2010 / 15R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

4. Selección adecuada del evaporador

19 Jul 2010 / 16R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Selecionamos un evaporador alto perfilEVIB

19 Jul 2010 / 17R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Bock[BTU/h]

HG4/650-4sTcond=+40°C

190.000128.00061.000

Conclusión: El evaporador seleccionado para una condición de baja, no da la capacidad en media y alta. El compresor operando en media queda dando el doble de capacidad respecto al evaporador.

156.000

Capacidad Evaporador EVI vs compresor Bock HG4/650-4s (20 HP)

103.00080.000

19 Jul 2010 / 18R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

1. OPCIONES DE MANEJO

EVAPORADOR VS COMPRESOR

19 Jul 2010 / 19R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Bock[BTU/h]

HG4/650-4sTcond=+40°C

190.000128.00061.000 156.000

Seleccionar dos evaporadores (o pares) los cuales operan todosen el arranque (alta y media temperatura), a -15°C sacar la mitad de los evaporadores de operación.

103.00080.000

19 Jul 2010 / 20R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Bock[BTU/h]

HG4/650-4sTcond=+40°C

190.000128.00061.000 156.000

Seleccionar un evaporador a condición de alta evaporación,con un VLT bajar la capacidad de los ventiladores delevaporador a medida que baja la temperatura.

19 Jul 2010 / 21R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Bock[BTU/h]

HG4/650-4sTcond=+40°C

89.00078.00061.000 84.0000

Mantener el evaporador seleccionado para baja temperatura,usar el mismo compresor pero bajamos la velocidad del compresoren media-alta para mantener los BTU/h del evaporador.

19 Jul 2010 / 22R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

5. SELECCIÓN ADECUADA DE LA VALVULA DE EXPANSIÓN

Válvula de expansión termostáticas manejas solo +-20% de variación de carga térmica

19 Jul 2010 / 23R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

[BTU/h]HG4/650-4s

Tcond=+40°C190.000128.00061.000 156.000

Comportamiento del a válvula de expansión Vs Compresor HG4/650-4s y Evaporador

103.00080.000

TEX5-4,5 65.000 91.500 106.000

Conclusión: la válvula de expansión termostática se hace pequeña en medias y altas temperaturas de succión.Debe usarse válvula de expansión electrónica.

19 Jul 2010 / 24R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

VALVULA DE EXPANSIÓN ELECTRONICA

EKC 315A

AKV/A

19 Jul 2010 / 25R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

6. SELECIÓN DEL CONDENSADOR

19 Jul 2010 / 26R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

COMPRESORBOCK 0/40°C -10/40°C -20/40°C -30/40°C

Calor de RechazoQ [KW]

69 50 34 -

Q[BTU/h]

COPR22

190.000

4,0

128.000

3,04

80.600

2,2

-

-

Calor de rechazo en función de la Temp. Evaporación

HG 4/650-4s(20HP)

T evaporación / T condensación

Conclusión: Seleccionar el condensador para una condición de alta temperatura de condensación.

19 Jul 2010 / 27R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Al bajar la carga variar velocidad con un VLTmanteniendo la presión de condensación contante

19 Jul 2010 / 28R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

7. INSTALACIÓN7. INSTALACIÓN

PUERTA

Producto frío con más permanencia en el cuarto

Producto caliente con menos permanencia en el cuarto

19 Jul 2010 / 29R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

INSTALACIÓNINSTALACIÓN

Y

1m

0,5m

L

LO MENOR POSIBLE

PUERTA

FLUJO DEL PRODUCTO EN EL CUARTO

+CALIENTE +FRIO

19 Jul 2010 / 30R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Certificación de técnicos Sena

19 Jul 2010 / 31R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G

Certificación de técnicos Sena

19 Jul 2010 / 32R E F R I G E R A T I O N A N D A I R C O N D I T I O N I N G