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“Nuevas Tecnologías para el ahorro de g penergía en Aplicaciones de baja
T t ”Temperatura”(Por debajo de ‐30 ºC)
Ronald R. Torrejón Noriegaj gSetiembre 2008
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Temas a tratarTemas a tratar• Necesidad de frio en la industria de alimentos.
• Cadena de frio para la conservación de alimentos.
• Componentes básicos de un Sistema de Refrigeración• Componentes básicos de un Sistema de Refrigeración.
• Consideraciones generales para el ahorro de energía.
l d f ó ó• Ciclos de Refrigeración por Compresión:
– Sistemas de Compresión Simple
– Sistemas de Compresión Doble Etapa– Economizer
• Evaluación Técnica entre Sistema.– Booster / Compound
Evaluación Técnica entre Sistema.
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Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
Carnes(Temp 18ºC)
ProductosProcesados (Temp. ‐18ºC)(Temp. Ambiente)
Agua
Frutas(Temp +5 ºC)
Vegetales(Temp. + 5ºC)(Temp. +5 C)
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Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
• Los alimentos son perecibles en el tiempodebido principalmente al ataque de diferentesp p qmicro‐organismos.
• Bacterias• Mohos• Levaduras
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Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
• Congelación
– Permite conservar los alimentos impidiendo lamultiplicación de los micro‐organismos.
– El proceso no destruye a todos los tipos debacterias, aquellos que sobreviven se reaniman en lacomida al descongelarsecomida al descongelarse.
– El proceso debe ser muy rápido a temperaturas por debajode 30ºC para evitar la formación de macro cristales dede ‐30ºC para evitar la formación de macro‐cristales dehielo que rompieran la estructura y apariencia delalimento.alimento.
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Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
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Cadena de Frio para la Conservación de Alimentos
Cardumen (+18ºC) Sist. RSW (-0.5ºC) Salas (+10ºC)
Túnel (-35ºC)Almacén (-25ºC)Transporte (-18ºC)
Distribución (-18ºC) Domestico (-18ºC)
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Ciclos de Refrigeración porCiclos de Refrigeración por Compresión (1 Etapa)
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Componentes de un Sistema de RefrigeraciónRefrigeración
Refrigerantes:
- R22- R404A- R717 (Nh3) Condensación
E ióEvaporación
Compresión
Expansión
p
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Coeficiente de Performance (COP)
COP = QEvappWComp
COP
Efecto útil del refrigerante
COP =Energía neta suministrada
COP = CAPACIDAD
CONSUMOQevap Wcomp
CONSUMO
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Coeficiente de Performance (COP)
COP = CAPACIDAD
CONSUMO
COP alto = Mayor capacidad de Frio con menor consumo de energía
COP = CAPACIDAD
CONSUMO
con menor consumo de energía.
COP = CAPACIDAD
CONSUMO
COP bajo = Menor capacidad de Frio con mayor consumo de energía.y g
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Consideraciones Generales para el Ahorro de energía
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Consideraciones Generales para el Ahorro de energía
COP f(T d)7
COP = f(Tcond)
22%
5
6
P
22%
25%
3
4
COP
Tcond=35ºC
Tcond=40ºC
Tcond=45ºC
28%
33%
1
2Tcond=45ºC
39%10 0 ‐10 ‐20 ‐30
Temp. Evaporación (ºC)
T d 45ºC C C d d f i d AiTcond= 45ºC, Caso Condensador enfriador por Aire.Tcond= 40ºC, Caso Condensador enfriado por Agua.Tcond= 35ºC, Caso Condensador Evaporativo.
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Consideraciones Generales para el Ahorro de energía
Objetivo: Analizar el efecto de la Temperatura de Evaporación en el ciclo de 1 etapa.
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Consideraciones Generales para el
COP=f(Dif Temp )
Ahorro de energía
2 2
2.4
COP=f(Dif. Temp.)
20%
1.8
2
2.2
OP
23%
1.4
1.6CO Diferencial 2ºC
Diferencial 5ºC
Diferencial 7ºC
1
1.2
‐25 ‐30 ‐35
27%
25 30 35
Temp. Evaporación (ºC)
Dif i l 2ºC C R i l ióDiferencial 2ºC, Caso Recirculación.Diferencial 5ºC, Caso Inundado.Diferencial 7ºC, Caso Expansión.
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Ciclos de Refrigeración porCiclos de Refrigeración por Compresión (2 Etapa)
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Sistemas de Doble Etapa
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Sistemas de Doble EtapaSistema Economizador
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Sistemas de Doble EtapaSistema Economizador
Efi i i Si E i
2.40
Eficiencia en Sistemas Economizer9.1%
2.00
2.20
11.4%
1.60
1.80
COP
Simple Etapa
Doble Etapa con
13.8%
1 00
1.20
1.40 Doble Etapa con Economizador
1.00
‐25 ‐30 ‐35 ‐40
Tempt. Evaporación (ºC)
17.5%
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Sistemas de Doble EtapaSistema Economizador
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Sistemas de Doble EtapaSistema Economizador
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Sistemas de Doble EtapaSistema Economizador
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster
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Sistemas de Doble EtapaSistema Compound
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster / Compound
2 83
COP (Booster Vrs. Compound)
2 22.42.62.8
1.61.82
2.2
COP
11.21.41.6
‐20 ‐30 ‐40 ‐45 ‐50
Booster 2.9 2.23 1.58 1.28 1.01
Compound 2.88 2.22 1.58 1.28 1.01
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster / Compound
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster / Compound
U id d dSistema Booster: Necesidad de Unidad de Compresión
Lado Alta
Sistema Booster: Necesidad de dos Unidades de Compresión
Unidad de Compresión Lado BajaLado Baja
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster / Compound
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster / Compound
Sistema Compound: Necesidad de única Unidad de Compresión
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster / Compound
Sistema Compound: Necesidad de única Unidad de Compresión
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Sistemas de Doble EtapaSistema Booster / Compound
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Evaluación Técnica entre SistemasEvaluación Técnica entre SistemasTomando de Base Producción de Qevap.= 100 KW
Tevap. = ‐40ºC / Tcond.= +35ºC
Tornillo Reciprocante
Simple Economizer Booster Compound Compound
Capacidad (Kw) 100 100 100.7 100 100.4
Potencia (Kw) 94 82 1 61 4 61 2 65 6Potencia (Kw) 94 82.1 61.4 61.2 65.6
COP 1.07 1.23 1.64 1.64 1.53
Comparación COPs* 0.00% 14.95% 53.27% 53.27% 42.99%
Tornillo: Simple: N160VLD‐M, 3290 RPMEconomizer: N160VMD‐ME, 2793 RPMSeparado: N160VMD MB N125S** L 3130 RPMSeparado: N160VMD‐MB, N125S**‐L, 3130 RPMCompound: N1612MSC‐MBL‐*1, 3115 RPM
Reciprocante: Compound: 2 x N42WB 920 RPM*Tomando de base compresor tornillo SimpleReciprocante: Compound: 2 x N42WB, 920 RPM Simple