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REFRIGERACIÓN y/o AA SE ENCUENTRA EN TODAS PARTES! Del consumo global de electricidad está estimado que ref y a/a representan un 15-20% del total

Preguntas para meditar

• Los sistemas de Refrigeración y/o aire acondicionado realmente

funcionan de acuerdo a su diseño?

– SÍ NO – Por cual razón?

• Se requiere dificultad y costes para documentar el rendimiento?

• Qué pasos se pueden mejorar en el rendimiento “actual”?

– Si los dueños revisan si recibieron los equipos por los cuales

pagaron.

– Si hay un encargo de análisis realizado correctamente que este

bien documentado.

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3

Análisis de Rendimiento de un proceso de Refrigeración

• Las mediciones y documentaciones sobre el rendimiento son clave

para mejorar!

• Por qué es poco frecuente documentar el rendimiento -

en encargos, servicios y solución de problemas?

– Es posible?

– Es costoso?

– Si asumimos que para ambas la respuesta es OK - OK?

• Los sistemas de refrigeración y/o AA funcionan como deberían?

– NO – con poco frecuencia!

• Existe dinero que podamos ahorrar?

– SÍ – y el medio ambiente!

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“NUEVO” enfoque – cambio climático - eficiencia

• Calentamiento Global > enfocado en emisiones CO2 (Kyoto)

– Refrigeración/AA/Bombas de calor consumen grandes cantidades de

electricidad

• Requerimientos en la industria HVAC para mejorar

– Directrices, Certificaciones y estándares

» EU – Rendimiento energético en edificios inteligentes (EPBD)

Requerimiento en el “Desarrollo de inspecciones”

• Falta de demanda de Energía

– Precios de la energía van incrementando al igual que los costes de

implementar mayores capacidades

– “Apagones”, corriente alterna causada por sobre cargas en redes de

transmisión

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Rendimientos de Energía en Edificios Inteligentes (EPBD)

Requieren “Inspecciones de Rendimiento” en todos los

sistemas de A/A con capacidad mayor a 12 kw

La inspección debe incluir

“una evaluación de la eficiencia del aire acondicionado y

selección adecuada y comparada con los requerimientos de

enfriamiento del edificio”.

También deben ser previstos consejos al usuario en

“posibles mejoras o reemplazos en el sistema de aire

acondicionado y/o soluciones alternativas”.

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Existe la necesidad!

En una Tesis de Grado realizaron inspecciones a 164

instalaciones

• Realizada por el Real Instituto de Tecnología de Suecia (La

universidad técnica más avanzada en este campo)

• Ahorros de los 164 analizados con Inspecciones de Rendimiento

• Ahorros anuales del 10% tomando acciones de bajo coste

• Promover potenciales/requerimientos para una optimización del

sistema y controles identificados

• Casos individuales con ahorros del 40% y se identificaron problemas

críticos que hubiesen causado mayores complicaciones

• Todos los sistemas documentados habían sido reportados por

los diferentes contratistas “LISTOS” para la inspección

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13% de los 164 sistemas se encontraron OK!

Las inspecciones fueron planeadas por los contratistas

Enormes diferencias entre la teoría y la practica!

Representation of faults for all the sectors

3

51

78

4

27 20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Nu

mbe

r of

syste

ms

Fuente: Master Thesis by John Arul Mike Prakash, , KTH Stockholm 2006

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Enormes variaciones en el COP

% Variation in COP (vs.) Nominal capacity kW

-40

-30

-20

-10

0

10

0 200 400 600 800 1000

Nominal capacity kW

% variatio

n in

CO

P

Fuente: Master Thesis by John Arul Mike Prakash, , KTH Stockholm 2006

11

Variaciones de Capacidad

% Variation in capacity (vs.) Nominal capacity kW

-80

-60

-40

-20

0

20

40

0 200 400 600 800 1000

Nominal capacity kW

% va

ria

tio

n in

ca

pa

city

65% sistemas bajos debido a la insuficiencia de caudal consiguiendo cargas parciales

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Resumen del estudio, sobre las 164 inspecciones mostraron

• 87 % de los sistemas no estaban optimizados

• 10% de ahorro energético realizando

“optimizaciones” simples

• Los sistemas informaron que estaban

preparados para las inspecciones

Fuente: Master Thesis by John Arul Mike Prakash, KTH Stockholm 2006

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Potencial significativo para el ahorro energético

Rendimiento Energético en Edificios Inteligentes (EPBD)

Requieren análisis de rendimiento en todos los sistemas de AA por encima de capacidades

frigoríficas de 12 Kw.

En caso de ahorrar el 10% en Energía consumida en Europa de la

demanda de Refrigeración y A/A

≈ Consumo Eléctrico de Dinamarca o Portugal

O igual a

La generación eólica producida en EU25.

Esto es posible soportándose por

Información recolectada de Master Thesis at the Royal Institute of technology in Stockholm

Energy Optimisation Potential through Improved Onsite Analysing Methods in Refrigeration

Master Thesis by John Arul Mike Prakash,

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El método convencional es difícil de utilizar en el campo

• Las condiciones de ambiente y uso varían continuamente, por lo cual

el seguimiento de la energía es complejo.

• Indicaciones de altos consumos sin una causa obvia – donde

comenzar

• Caudalímetro y diferencias de temperatura

– Complicadas de conectar costosas

– Poco precisas en campo ΔT pequeños, humedad, caudal

– No hay detalles de la causa del problema requieren análisis luego

– Estabilidad insuficiente en el campo retrasos de tiempo crean problemas

• La Información debe ser recolectada con el tiempo para conocer el

comportamiento

Para el rendimiento de análisis el “Método Interno” realza la eficiencia energética en

labores de encargos – servicios - supervisión

Unidad sobre carril DIN para

instalaciones fijas. Con

conexión GSM/GPRS

Unidad para Inspección en Campo

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El “Método Interno” está alcanzando una aceptación internacional

• Mas de 30 fabricantes en 10 países y 3 continentes

– Fabricantes de compresores de ultima tecnología a nivel mundial como

Copeland, Bitzer, Carrier están utilizando el método interno en diferentes

aplicaciones.

– Fabricantes de Suecia, Alemania, UK, Italia, Eslovenia, Republica Checa,

Tailandia, Corea, Finlandia y Australianos utilizan el método en desarrollo de

productos, pruebas de prototipos y solución de problemas

• Instaladores – Contratistas de mantenimiento

• Todas las cadenas lideres de supermercados en Suecia requieren

encargos documentados de supermercados y cámaras de frigoríficas

• TESCO en UK actualmente esta invirtiendo en evaluar una generación de

los futuros sistemas de refrigeración

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Comprobado por mas de 20 años • Experimentado desde el 1986 cuando el método fue patentado

• Validado en 1989 por SP - Swedish National Testing and Research Institute (El Instituto nacional y Desarrollo Sueco)

• Cientos de sistemas para medición en uso

• Método utilizado en educación y desarrollo – 6 Universidades Europeas utilizan el método interno en busca de

desarrollo para la eficiencia

– Suecia, Alemania, Eslovenia, UK, Instituto de entrenamiento, Sevilla (España)

• Utilizado por 30 fabricantes de bombas de calor, deshumificadores, equipos de Refrigeración y aire acondicionado – Laboratorios de Desarrollo – reduce el proceso de detalle en línea

– Controles fabricación en líneas de producción – documentación mejorada y detallada

– Encargos, solución de problemas, inspecciones de garantías y mercado de recambios

• Integración del análisis de rendimiento en – Sistema de control de OEM’s

– Edificios Inteligentes. Building Management system (BMS)

- Presentación del Paquete ClimaCheck

• Software basado en el Método Interno

– Descrito a continuación

• Hardware

– Basado en CLIMACHECK el cual es un controlador de datos a

medida

– Sensores seleccionados/adaptados

• Temperatura

• Presión

• Potencia Eléctrica

• Servicios de Web

– Instalaciones fijas, bancos de pruebas, análisis de problemas

18

19

Análisis en base al proceso “Estándar”

1

2 3

Presión

Entalpía

1. Presión de baja y

temp. de succión.

2. Presión de Alta y

temp. de descarga.

3. Alta presión y

temp.de líquido.

Compresión Ideal

Utilizar la teoría al uso práctico en la industria

Cool cap.

Heat cap.

Power in

P LP

P HP

Flujo masivo = energía de entrada – pérdidas de calor /entalpía diferencia

sobre el compresor

COP = capacidad de Enfriamiento / Energía de entrada

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Teoría del Análisis de rendimiento utilizando el compresor como una “CAJA NEGRA”

Incremento de Entalpía en el refrigerante

Consumo Eléctrico de entrada

Pérdidas por calor

(relativamente pequeñas y predecibles)

Potencia consumida = incremento entalpía x flujo másico + perdidas de calor de la carcasa

El compresor puede ser utilizado para medir caudal

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Pérdidas de calor son reducidas y predecibles

• Investigaciones Extensas y validas muestran que – Pérdidas térmicas de calor de los compresores son relativamente pequeñas

con la potencia consumida y predecibles

T = diferencia entalpía del refrigerante * flujo másico / Potencia consumida

• Pérdidas rondan 3-10% en estudio realizado y experiencia

T es 90 al 97% a pesar de diferentes diseños y condiciones de operación

T = 93% como predeterminado (peor caso el error será del + 3 to - 4%)

• ASERCOM reporta las pérdidas de calor por transmisión alrededor 2-8%

• Para el caso de compresores abiertos o compresores con enfriamiento adicional la información es suministrada manualmente

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Resultados claves del Método Interno

• Capacidad Frigorífica (± 7% precisión) • Capacidad Calorífica (± 7% precisión) • COP (± 5% precisión) • Eficiencia del Compresor • Recalentamiento y Sub enfriamiento • Función habilidad de Control • Toda la información en línea después de 30

minutos en campo.

Esto puede ser comparado con el fabricante y diseño del sistema

Listados se encuentran información clave – análisis detallado de

cada componente es posible sin más datos - tiempo

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Análisis de Rendimiento es posible

PC y/o conexión on-line a través de la web (o manual si se desea): Encargos – minimiza costes de garantías

Inspecciones de Rendimiento – optimización

mantenimiento preventivo

Solución de problemas

Soporte para decisiones – expansiones, estimados de cargas, retrofit

Temporal o Fijo - Local o remoto

DIN-mounted

Instilación fija

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Aplicaciones del “Método Interno”

• Tamaño no hace diferencia – Desde Deshumificadores de 300 Watt hasta Bombas de Calor de 27 MW.

• OEM’s (“Fabricante de Equipos Originales”) – 15+ producción de bancos de pruebas 15+ desarrollos de bancos de

pruebas

– Pruebas prototipo en el campo

– Mercado de Recambios – Solución de problemas

– Integración de soluciones de control. Hardware y Software

• Encargos, inspecciones y solución de problemas – Aprox. 400 en Escandinavia, España, Italia, UK y Alemania

– Inspecciones bajo encargo y finalizaciones de garantías

– Inspecciones de acuerdo a normativas EPBD

• Servicio – Contratistas pueden documentar los encargos + trabajo = CALIDAD

– Usuarios finales pueden especificar encargos y servicios de documentación

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Experiencia de los OEM’s

Deshumificadores - Telecom – Bombas de Calor – Enfriadoras - Escaparates

Desarrollo – Producción – Mercado Recambios

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Medidas en campo desde reducidas a industriales

Inspecciones, solventar problemas, optimización, servicio

preventivo

Tamaño NO importa 4 unidades de doble etapa 20 MW enfriamiento

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Se detectaron problemas serios en el evaporador

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Aplicación de sondas de un sistema estándar (usualmente se tarda en colocar unos 20-30 minutos)

• 2 presiones

• 7 temperaturas

• 1 entrada de potencia

Configuración estándar del PA Pro

• 8 entradas de temperatura

• 7 requeridas para sistemas estándar

• 8 entradas análogas (0-10 V /0-20 mA)

– 2 tomas de presión utilizadas para sistemas estándar

• 10 y 35 Bar(g) estándar

• 50 y 150 Bar(g) bajo pedido

– 6 entradas adicionales gratis para ser configuradas

• Medidor de Potencia RS485/Modbus,

• Pinza transformadora estándar de 100 amp

• Bajo pedido pinzas transformadoras de 250/500/1000 Amp

30

31

Fácil de aplicar – a los puntos de servicio estándar

2 puertos de servicio para presión

Entrada Eléctrica

7 superficies de temperatura

Cuando se requieren plantillas especiales?

• Economizador

• Sistemas Doble etapa

• Enfriamiento de aceite

• CO2 supercrítico

• Evaluación simultanea de una central de

multicompresores

• Evaluación simultanea de sistemas de soble

circuito

32

Economizador

34

El Método tiene pocas Limitaciones (Sistemas complejos pueden ser presentados de manera amigable)

Planta industrial de amoníaco con comp. tornillos + enfriamiento de aceite

35

36

Análisis y presentación de resultados

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Presentación de los Datos son clave para el análisis

Arranque Carga Parcial Carga Total

Comp. eff

Arranque

Carga Parcial Carga Total

Ultima información en primera

línea

A plena carga por encima de la

linea

Carga parcial por debajo de la linea

Diff. de Temp. 9.3 K Fluido Secundario OUT

– Evaporación Aceptable ≈ 3-5 K

Diff. De Temp. 9.3 K

Fluido secundario OUT – condensación

Aceptable ≈ 1-4 K

COP +10% carga total

Eficiencia Compresor 48% a 64%

De carga parcial a carga completa

Re calentamiento. 0.8 K a cargas parciales - critico

8 compresores no necesitan carga parcial > ahorrando más de 8000 €/año

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Los Controles con poca frecuencia se adaptan al lugar

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Pocas limitaciones

• Plantillas de flujo gramas predefinidos que permiten fácil utilización y análisis precisos en la mayoría de los sistema de refrigeración incluso con configuraciones complejas.

• Precisión en los resultados requeridos: – Subenfriamiento (fácil indicar si no es cumplido) – Recalentamiento (fácil indicar si no es cumplido)

• Compresores abiertos requieren la entrada de la eficiencia del motor

eléctrico.

• Compresores con enfriamiento externo requieren introducir los datos – Enfriados mediante Inyección de líquido, aire, aceite y agua requieren la

entrada de datos. – El desempeño de la mayoría de los sistemas puede ser analizados

precisamente.