Determinando los perfiles de carga horarios
Hay varios métodos para
determinar los perfiles de carga de enfriamiento dependiendo de en qué etapa
del proyecto estamos y los recursos disponibles para el análisis. Los
siguientes son métodos comunes para determinar los perfiles de carga de
enfriamiento anual:
- Modelos de simulación computerizada.
- Mediciones del sistema.
Algunos recursos de simulación
interesantes son los siguientes:
- VisualDOE.
- EnergyPlus. Software de simulación que calcula las cargas de calefacción, refrigeración y ventilación.
- eQuest.
- EnergyPro.
- Trane´s Trace 700.
- Carrier´s HAP. Podemos descargar catálogos electrónicos de producto destinados a la selección y aplicación de equipos, software de diseño de sistemas de climatización, refrigeración y ventilación
- York´s YorkCalc.
Equipamiento de plantas de agua fría
Las plantas de agua fría son
sistemas complejos. Los ingenieros de diseño buscan maximizar el rendimiento y
beneficios económicos de una planta enfriadora y para ello es necesario una
minuciosa comprensión de los equipos principales de estas plantas.
Ciclo de refrigeración
El ciclo de refrigeración
requiere cuatro componentes básicos: Compresor, evaporador, condensador y
válvula de expansión. Podemos ver la representación del ciclo en la figura con
la que abrimos el artículo.
Determinando los perfiles de carga horarios
Hay varios métodos para
determinar los perfiles de carga de enfriamiento dependiendo de en qué etapa
del proyecto estamos y los recursos disponibles para el análisis. Los
siguientes son métodos comunes para determinar los perfiles de carga de
enfriamiento anual:
- Modelos de simulación computerizada.
- Mediciones del sistema.
Algunos recursos de simulación
interesantes son los siguientes:
- VisualDOE.
- EnergyPlus. Software de simulación que calcula las cargas de calefacción, refrigeración y ventilación.
- eQuest.
- EnergyPro
- Trane´s Trace 700.
- Carrier´s HAP. Podemos descargar catálogos electrónicos de producto destinados a la selección y aplicación de equipos, software de diseño de sistemas de climatización, refrigeración y ventilación.
- York´s YorkCalc.
Equipamiento de plantas de agua fría
Las plantas de agua fría son
sistemas complejos. Los ingenieros de diseño buscan maximizar el rendimiento y
beneficios económicos de una planta enfriadora y para ello es necesario una
minuciosa comprensión de los equipos principales de estas plantas.
Ciclo de refrigeración
El ciclo de refrigeración
requiere cuatro componentes básicos: Compresor, evaporador, condensador y
válvula de expansión. Podemos ver la representación del ciclo en la figura con
la que abrimos el artículo.
El ciclo de refrigeración
mostrado en la figura anterior muestra la relación entre los componentes de la
planta enfriadora, también conocido como diagrama P-H. Estos diagramas cubren
las regiones de líquido-vapor específico al refrigerante del ciclo.
- Comenzando en el punto A. El refrigerante es un líquido a alta presión. Cuando pasa a través de la válvula de expansión al punto B la presión cae. En el punto B es una mezcla de líquidos y gas. En este punto el gas se llama “flash gas”. En el punto A el refrigrante líquido aguas arriba del dispositivo de estrangulamiento se ha enfriado a una temperatura bajo la saturación. Este efecto es llamado “subenfriamiento” y tiene el efecto de reducir la cantidad de gas flash, como se muestra por el punto B.
- Desde el punto B al punto D el líquido es convertido a un gas absorbiendo calor (efecto de refrigeración). Nótese que el gas dejando el evaporador en el punto D se ha calentado a un nivel mayor que la saturación como se muestra por le punto C. El calor desde el punto C a D se llamado sobrecalentamiento. El sobrecalentamiento asegura que no hay líquido en el refrigerante cuando se mueve al compresor.
- Desde el punto D el refrigerante es arrastrado a la succión del compresor donde el gas se comprime, como se muestra en el punto E. En el punto E la temperatura y presión del gas se ha incrementado. El refrigerante se llama ahora “gas caliente”. Nótese que este punto está a la derecha de la curva de saturación, que también representa un estado sobrecalentado.
- El gas caliente, punto E, se mueve al condensador donde el medio de condensación (ya sea aire o agua) absorbe calor y cambia el refrigerante de gas a líquido como se muestra por el punto A. En el punto A el líquido está a una temperatura y presión elevado. El líquido es forzado a través de la línea de líquido al dispositivo de estrangulamiento y el ciclo se repite.
Componentes del ciclo de refrigeración
Compresores
Hay cuatro tipos básicos de
compresores usados en enfriadoras de agua compactas. Estos son:
- Recíprocos.
- Rotatorios.
- Centrífugos.
Adicionalmente a estos tres, hay
tres enfriadoras de absorción que es un proceso de compresión térmica.
Recíprocos
Un compresor recíproco puede ser
una máquina de desplazamiento positivo que trabaja de forma muy similar al
motor de un automóvil. Un pistón es accionado a través de un perno y varilla de
conexión desde un cigüeñal, que es accionado por un motor. Cuando el pistón se
mueve hacia abajo, la succión resultante abre una válvula y permite al
refrigerante ser arrastrado al cilindro. En el golpe hacia arriba la presión
incrementada cierra la válvula de succión. Cuando la presión del cilindro
excede la presión de la línea de descarga, la válvula se abre y el gas caliente
es liberado a la tubería de descarga.
El compresor recíproco puede ser
abierto o hermético. Los compresores abiertos son aquellos en los que el eje se
extiende a través de un sello en el cigüeñal por una transmisión externa. Los
compresores herméticos son aquellos en los que el motor y el compresor están
contenidos dentro de la misma carcasa, así el refrigerante se usa para enfriar
el motor. El eje del motor es integral con el cigüeñal del compresor y el motor
está en contacto con el refrigerante. Los compresores herméticos son con mucho
las enfriadoras de agua más comunes (excepto cuando se usa amoniaco). Un
compresor semi-hermético puede tener tantos como 16 cilindros pero entre 4 y 6
es lo más común.
Típicamente, la capacidad de
enfriamiento de los compresores recíprocos está controlada por:
·
Ciclos on/off, con o sin compresores múltiples.
·
Usando descargadores de cilindros.
·
Usando bypass de gas caliente (HGBP); o
·
Todos los tres métodos
El ciclado del compresor on/off
es una estrategia efectiva en costes y eficiente en energía, particularmente cuando
se usan compresores múltiples. El ciclado del compresor demasiado rápidamente
puede causar fallos del motor. Para prevenir el control del fallo del motor,
los relés del circuito demorarán el re-arranque del compresor y otros relés
forzarán al compresor a funcionar una mínima cantidad de tiempo. Estos
dispositivos de seguridad pueden causar fluctuaciones de temperatura del agua
fría muy desiguales.
Los descargadores son
dispositivos que levantan la válvula de gas de succión de forma que el pistón
no comprime el gas. Ya que el compresor hermético es enfriado con el
refrigerante, un número mínimo de cilindros debe ser siempre cargado. Los
descargadores son una estrategia de control eficiente energéticamente y
efectivo en costes. Debido a que los pistones continúan moviéndose en una
condición descargada, la eficiencia energética en carga parcial es algo menor
que el método del ciclaje. Las descargas pueden ser cicladas a menudo sin
perjuicio al motor.
El bypass de gas caliente trabaja
desviando el gas caliente desde la descarga del compresor al evaporador. Esto
es usualmente controlado desde la presión de succión baja. Cuando se usa será
establecido para opera sólo después de que haya ocurrido la última etapa de
descarga. El bypass de gas caliente permite a la máquina funcionar a muy bajas cargas y cargas de enfriamiento sin ciclaje del compresor. Con bypass de gas caliente no hay ahorro energético ya que la máquina se descarga. Como resultado, el bypass de gas caliente se usará para aplicaciones de carga baja crítica.
Ver 4ª PARTE
0 comentarios:
Publicar un comentario