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“Nuevas Tecnologías para el ahorro de g p
energía en Aplicaciones de baja T
Temperatura”
t ”
(Por debajo de ‐30 ºC)
Ronald R. Torrejón Noriega
j
g
Setiembre 2008
Temas a tratar
Temas 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.
Ciclos de Refrigeración por Compresión:
l d
f
ó
ó
– Sistemas de Compresión Simple
– Sistemas de Compresión Doble Etapa
– Economizer
– Booster / Compound
• Evaluación Técnica entre Sistema.
Evaluación Técnica entre Sistema.
Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
Productos
Procesados
(Temp. Ambiente)
Carnes
(Temp 18ºC)
(Temp. ‐18ºC)
Agua
Frutas
(Temp +5 ºC)
(Temp.
C)
Vegetales
(Temp. + 5ºC)
Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
• Los alimentos son perecibles en el tiempo
principalmente
p
al ataque
q de diferentes
debido p
micro‐organismos.
• Bacterias
• Mohos
• Levaduras
Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
• Congelación
– Permite conservar los alimentos
multiplicación de los micro‐organismos.
impidiendo
la
– El proceso no destruye a todos los tipos de
bacterias, aquellos que sobreviven se reaniman en la
comida al descongelarse.
descongelarse
– El proceso debe ser muy rápido a temperaturas por debajo
de ‐30ºC
30ºC para evitar la formación de macro‐cristales
macro cristales de
hielo que rompieran la estructura y apariencia del
alimento.
Necesidad de frio en la Industria de Alimentos
Cadena de Frio para la Conservación de Alimentos
Cardumen (+18ºC)
Sist. RSW (-0.5ºC)
Transporte (-18ºC)
Almacén (-25ºC)
Distribución (-18ºC)
Domestico (-18ºC)
Salas (+10ºC)
Túnel (-35ºC)
Ciclos de Refrigeración por Ciclos
de Refrigeración por
Compresión (1 Etapa)
Componentes de un Sistema de Refrigeración
Refrigerantes:
- R22
- R404A
- R717 (Nh3)
Condensación
E
Evaporación
ió
Expansión
p
Compresión
Coeficiente de Performance (COP)
COP = QEvapp
WComp
Efecto útil del
refrigerante
COP =
Energía neta
suministrada
COP =
Qevap
CAPACIDAD
CONSUMO
Wcomp
Coeficiente de Performance (COP)
COP =
CAPACIDAD
CONSUMO
COP alto = Mayor capacidad de Frio
con menor consumo de energía
energía.
COP =
CAPACIDAD
CONSUMO
COP =
CAPACIDAD
CONSUMO
COP bajo = Menor capacidad de Frio
y consumo de energía.
g
con mayor
Consideraciones Generales para el Ahorro de energía
Consideraciones Generales para el Ahorro de energía
COP f(T d)
COP = f(Tcond)
7
22%
6
25%
COP
P
5
4
28%
3
Tcond=35ºC
33%
Tcond=40ºC
Tcond=45ºC
2
1
39%
10
0
‐10
‐20
Temp. Evaporación (ºC)
Tcond=
T
d 45ºC,
45ºC C
Caso C
Condensador
d
d enfriador
f i d por Ai
Aire.
Tcond= 40ºC, Caso Condensador enfriado por Agua.
Tcond= 35ºC, Caso Condensador Evaporativo.
‐30
Consideraciones Generales para el Ahorro de energía
Objetivo: Analizar el efecto de la Temperatura de
Evaporación en el ciclo de 1 etapa.
Consideraciones Generales para el Ahorro de energía
COP=f(Dif Temp )
COP=f(Dif. Temp.)
2.4
20%
22
2.2
CO
OP
2
23%
1.8
Diferencial 2ºC
1.6
Diferencial 5ºC
1.4
Diferencial 7ºC
1.2
27%
1
‐25
25
‐30
30
Temp. Evaporación (ºC)
Diferencial
Dif
i l 2ºC,
2ºC C
Caso R
Recirculación.
i
l ió
Diferencial 5ºC, Caso Inundado.
Diferencial 7ºC, Caso Expansión.
‐35
35
Ciclos de Refrigeración por Ciclos
de Refrigeración por
Compresión (2 Etapa)
Sistemas de Doble Etapa
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Economizador
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Economizador
Efi i i
Eficiencia en Sistemas Economizer
Si
E
i
9.1%
2.40
2.20
COP
2.00
11.4%
1.80
Simple Etapa
13.8%
1.60
Doble Etapa con Doble
Etapa con
Economizador
1.40
1.20
1 00
1.00
17.5%
‐25
‐30
‐35
Tempt. Evaporación (ºC)
‐40
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Economizador
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Economizador
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Economizador
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Compound
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster / Compound
COP
COP (Booster Vrs. Compound)
3
28
2.8
2.6
2.4
22
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
‐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
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster / Compound
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster / Compound
Sistema Booster: Necesidad de
dos Unidades de Compresión
Unidad de
Compresión
Lado Baja
Unidad
U
id d de
d
Compresión
Lado Alta
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster / Compound
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster / Compound
Sistema Compound: Necesidad de
única Unidad de Compresión
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster / Compound
Sistema Compound: Necesidad de
única Unidad de Compresión
Sistemas de Doble Etapa
Sistema Booster / Compound
Evaluación Técnica entre Sistemas
Evaluación Técnica entre Sistemas
Tomando de Base Producción de Qevap.= 100 KW
Tevap. = ‐40ºC / Tcond.= +35ºC
Tornillo
Capacidad (Kw)
Potencia (Kw)
Potencia (Kw)
COP
Comparación COPs*
Tornillo:
Reciprocante:
Simple
100
94
1.07
0.00%
Economizer Booster
100
100.7
82 1
82.1
61 4
61.4
1.23
1.64
14.95%
53.27%
Reciprocante
Compound Compound
100
100.4
61 2
61.2
65 6
65.6
1.64
1.53
53.27%
42.99%
Simple: N160VLD‐M, 3290 RPM
Economizer: N160VMD‐ME, 2793 RPM
Separado: N160VMD MB N125S** L 3130 RPM
Separado: N160VMD‐MB, N125S**‐L, 3130 RPM
Compound: N1612MSC‐MBL‐*1, 3115 RPM
Compound: 2 x N42WB 920 RPM
Compound: 2 x N42WB, 920 RPM
*Tomando de base compresor tornillo Simple
Muchas Gracias…
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