01.- Introduccion

INTRODUCCIÓN

Instalaciones y Transporte (M.I.I.) INSTALACIONES Y EQUIPOS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE Y VENTILACION Departamento: Area:

Ingeniería Eléctrica y Energética Máquinas y Motores Térmicos

CARLOS J RENEDO [email protected] Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28 http://personales.unican.es/renedoc/index.htm Tlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82 FELIX ORTIZ [email protected] Despacho: ETSIIT S-3 67 Tlfn: 942 20 09 32

INTRODUCCIÓN

Instalaciones y Transporte (M.I.I.)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Introducción Definiciones y clasificación de instalaciones Partes y elementos constituyentes Comparativa de Sistemas District Heating y District Cooling Lider y Calener Instalaciones Agua Caliente Sanitaria …

INTRODUCCIÓN

Instalaciones y Transporte (M.I.I.) 1. Introducción 1.1.- Climatización 1.2.- Equilibrio Térmico Humano 1.3.- Calidad del Aire en los Edificios 1.4.- Condiciones de Confort 1.5.- Ventilación 1.6.- Extracción de Aire 1.7.- Filtración de Aire 1.8.- Producción de Frío por Compresión 1.8.- Aplicaciones de B. C.

…

INTRODUCCIÓN

1.1.- Climatización • Calefacción Control de la Tª en “invierno” Calentamiento del aire

• Refrigeración Control de la Tª en “verano” Enfriamiento del aire

• Climatización Control de las condiciones del aire • Temperatura • Humedad • Calidad del aire • Velocidad

INTRODUCCIÓN

1.1.- Climatización El metabolismo de las personas, las máquinas y equipos, generan calor Actividad Durmiendo Sentado, sin trabajar De pie, relajado

Q sensible Q latente Metabolismo (W) (W) (x 50 kCal/hm2) 50 65 75

25 35 55

0,76 1 1,3

la unidad de medida del calor metabólico es el MET

1 met = 58,2 W / m 2

Para disipar/captar calor del ambiente. - Mecanismos físicos (radiación, conducción, convección y evaporación) - Mecanismos fisiológicos (la reducción o aumento del flujo sanguíneo superficial, sudoración) Los efectos de las exposiciones a ambientes térmicos rigurosos: − Amb. calurosos: golpe de calor, deshidratación, desmayos, etc. − Amb fríos: hipotermia y la congelación

INTRODUCCIÓN

1.1.- Climatización Criterios preventivos básicos ante el calor son: – Controlar los focos radiantes – Limitar la carga física de trabajo – Limitar la duración de la exposición – Proporcionar prendas de protección frente al calor – Aislar los procesos o equipos calientes Los criterios preventivos básicos ante el frío son: – Minimizar la acción directa del chorro de aire – Aislar los procesos o los equipos – Proporcionar ropa de protección frente al frío – Limitar la duración de la exposición La climatización consiste en tratar el aire de un local para conseguir controlar las condiciones de confort con independencia de las condiciones climatológicas

INTRODUCCIÓN

1.2.- Equilibrio Térmico Humano Calor por conducción se puede considerar despreciable Por radiación depende de T media de los cerramientos; del sol; de T de la piel (33,7ºC); de la ropa; y de la emisividad y absorción de cerramientos y ropa Por convección depende de la T de ropa, de la T aire y de la velocidad del mismo Las características térmicas del vestido se miden en la unidad denominada "clo” equivalente a una resistencia térmica de 0,18 m2 hr °C/Kcal (1 clo = 0,155 m2 ºC/W) El hombre elimina calor por la respiración (sensible y latente); la cantidad de aire respirado depende de la actividad metabólica (met) Eliminamos calor latente por sudoración (la permeabilidad de la ropa)

INTRODUCCIÓN

1.2.- Equilibrio Térmico Humano La ec. de Dubois relaciona el peso (P) y la altura (h) de una persona con su área superficial (A) A = 0,0202 P 0,425 h 0,25 m 2

El balance energético en el cuerpo humano tiene en cuenta la energía asociada al metabolismo (M), el trabajo generado (W, en el interior de edificios se puede considerar nulo), y la pérdidas de calor a través de la piel (Qp) y por la respiración (Qr): M − W = Q p + Qr

INTRODUCCIÓN

1.3.- Calidad del Aire en los Edificios Los sistemas de climatización por motivos energéticos suelen ser con recirculación de aire (síndrome del edificio enfermo). Se precisa una cantidad mínima de aire de renovación. Zonas problemáticas son la aspiración del aire exterior, las unidades de humidificación y las torres de refrigeración; es necesaria una limpieza y desinfección periódica. Efectos de una mala calidad del aire son: Oculares: escozor, enrojecimiento, lagrimeo... Respiratorios: picor nasal, estornudos, sequedad o dolor de garganta, ronquera, goteo nasal.... Generales: mareos, nauseas, letargo, somnolencia,... Legionelosis, fiebre de Pontiac, tuberculosis, gripe y resfriado

INTRODUCCIÓN

1.3.- Calidad del Aire en los Edificios

INTRODUCCIÓN

1.3.- Calidad del Aire en los Edificios Factores que afectan a la calidad del aire: - El lugar - El clima - El sistema climatización

- Materiales de construcción - Los equipos contenidos - Los ocupantes del edificio

Fuentes de contaminación: - El aire exterior - El equipo de climatización - Otros equipos - Actividades personales - Productos de limpieza - Materiales de construcción

- Mobiliario - Moqueta - Olores - Ambiente térmico - Humedad relativa - Ventilación

Parámetros indicativos de la calidad del aire: - Físicos: T y humedad relativa, partículas - Químicos, CO, CO2, O3, etc - Biológicos

INTRODUCCIÓN

1.3.- Calidad del Aire en los Edificios Las personas son un foco de contaminación en los edificios Se define el “olf” como emisión de olor emitida por un adulto medio que trabaja en una oficina, que está en una ambiente de confort térmico, y que tiene un estándar higiénico equivalente a 0,7 baños/día Cualquier otra fuente contaminante se puede expresar en número de olfs, es decir, en número de personas estándar necesarias para que el aire resulte igualmente insatisfactorio Se define un “decipol” como la contaminación ambiental generada por una persona en presencia de una ventilación de 10 L/s de aire fresco Al ↑decipol ⇒ ↓IAQ

INTRODUCCIÓN

1.3.- Calidad del Aire en los Edificios Categorías de calidad del aire interior en función del uso de los edificios • IDA 1 - Aire de óptima calidad: hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías • IDA 2 - Aire de buena calidad: oficinas, residencias (locales comunes de hoteles y similares, residencias de ancianos y de estudiantes), salas de lectura, museos, salas de tribunales, aulas de enseñanza y asimilables y piscinas. • IDA 3 Aire de calidad media: edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes, cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios, locales para deporte (salvo piscina) y salas de ordenadores • IDA 4 Aire de calidad baja RITE

INTRODUCCIÓN

1.3.- Calidad del Aire en los Edificios Sistema de Control de las Instalaciones Categoría

Descripción

Repercusión en IAQ

IDA C1

Sin control, funcionamiento continuo

Coste de funcionamiento excesivo

IDA C2

Control manual, sistema funciona manualmente controlado por un interruptor

No garantiza IAQ, hay problemas con diferentes usuarios

IDA C3

Control temporizado, funciona de acuerdo a un determinado horario.

Puede tener un coste de funcionamiento excesivo

IDA C4

Control por presencia de personas

IDA C5

Control presencial por nº personas

Sólo considera como contaminantes a las personas

IDA C6

Control por sensores de IAQ, controlado por sensores que miden diferentes parámetros.

Se deben ajustar los sensores a la contaminación emitida en el local

RITE

INTRODUCCIÓN

1.3.- Calidad del Aire en los Edificios

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort Zona Ocupada

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort Existen índices ambientales: • Temperatura operativa (To)de un recinto es aquella temperatura única que deberían tener tanto el aire como las paredes, para que una persona media intercambiase por convección y radiación la misma cantidad de energía que intercambia en la situación real En la práctica se aproxima h T + hc Taire To = r radiante a la media de las dos T hr + hc

Tradiante = 4

∑

La asimetría térmica es una cauda de disconfort

4

(Fcerr.−hombreTcerr . )

cerramientos

coeficientes de radiación y convección En la práctica:

Tradiante ≈ 0,5 Tsuelo + 0,075 (Tpared 1 + Tpared 2 + Tpared 3 + Tpared 4 ) + 0,2 Tsuelo “Sensación térmica”

• Temperatura efectiva (Te); representada por el efecto combinado de ambiente con 50% HR y velocidad aire 0,2 m/seg que provoca las mismas pérdidas al cuerpo humano que la T actual; depende del ambiente y de la actividad

  Tefectiva   V1  ≈  0,2 m/s  HR1    50% T1

 T2 ...     ≈ V2 ≈ ...  HR ... 2   

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort RITE: en zona ocupada

Mod. RITE

Estación T operativa (ºC) HR (%) 1,2 met

V aire (m/s)

T aire (ºC) HR (%)

Verano

23 – 25

45 - 60

0,5 clo

0,18 – 0,24

> 26

Invierno

21 - 23

40 - 50

1 clo

0,15 – 0,20

< 21

30-70

Salas de ordenadores, quirófanos, estabulaciones … impuestas por la utilización del local

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort Situaciones que provocan una sensación de disconfort: • Asimetría en la temperatura radiante de las superficies • Velocidad del aire • Diferencia vertical de temperatura • Suelo frío o caliente

Las condiciones de la climatización están condicionadas por la utilización del local (personas, ordenadores, museos, … ) Porcentaje de Personas Insatisfechas (PPI), mínimo un 5% : • Categoría A, con un PPI < 6%, • Categoría B, con un PPI < 10% • Categoría C, con un PPI < 15%

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort PMV

-3

-2

-1

0

+1

+2

+3

Sensación térmica

frío

fresco

lig. fresco

neutro

lig. caluroso

caluroso

muy caluroso

cold

cool

slightly cool

neutral

slig. warm

warm

hot

PPD = 100 − 95 e −0,03353 PMV

4

+ 0,2178 PMV 2

Ropa (clo)

0,5 1 met 1,0

P. O. Fanger

Velocidad del aire (m/s)

Taire (ºC)

0,1

0,15

0,2

24

-0,74

-0,95

-1,11

25

-0,38

-0,56

-0,71

26

-0,01

-0,18

-0,31

24

0,2

0,1

0,02

25

0,48

0,38

0,31

26

0,75

0,66

0,60

PMV: predicted mean vote PPD : predicted percentage dissatisfied

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort VMP

-3

-2

-1

0

+1

+2

+3

Sensación térmica

frío

fresco

lig. fresco

neutro

lig. caluroso

caluroso

muy caluroso

cold

cool

slightly cool

neutral

slig. warm

warm

hot

PPI = 100 − 95 e −0,03353 VMP

4

+ 0,2178 VMP 2

Ropa (clo)

0,5 1 met 1,0

Velocidad del aire (m/s)

Taire (ºC)

0,1

0,15

0,2

24

-0,74

-0,95

-1,11

25

-0,38

-0,56

-0,71

26

-0,01

-0,18

-0,31

24

0,2

0,1

0,02

25

0,48

0,38

0,31

26

0,75

0,66

0,60

INTRODUCCIÓN

http://www.iciee.byg.dtu.dk/

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort Efecto del gradiente vertical de T (estratificación) en el PPD

B A

C

INTRODUCCIÓN

1.4.- Condiciones de Confort Efecto de la T del suelo

INTRODUCCIÓN Elemento PPI <= 5%

Techo caliente TC 4

1.4.- Condiciones de Confort PPI <= 10% 6

Techo frío TF

Pared caliente PC

Pared fría PF

14

22

10

16

35

11

Efecto de la asimetría en las T de los cerramientos

Muy sensible

Poco sensible

Límites para un PPD

plano será horizontal

0,6 m del suelo para personas de sentada

1,1 m del suelo para personas de pie

INTRODUCCIÓN

1.5.- Ventilación La renovación del aire, requerimientos por ocupación Tipos de ventilación: – Ventilación natural (difícil regulación, zonas no accesibles). – Ventilación forzada (consumo de energía, permite presurizar el local, produce ruido) UNE 100.011-91: La ventilación para una calidad aceptable del aire en la climatización de los locales La norma UNE 100-011-91 fija caudales mínimos en función de la ocupación del local y del número de personas o de los m2 del local; los catálogos de fabricantes de ventiladores suelen incluir tablas con estos valores Tipo de local Bares Gimnasios Salas de reuniones Supermercados

m3/h Por persona

Por m2

12 12 10 8

12 4 5 1,5

INTRODUCCIÓN

1.5.- Ventilación El RITE marca 5 métodos de medida de caudal de aire de renovación: (MET = 1,2) (fumadores x2) Actividad Durmiendo Sentado en reposo

MET 0,8 1

Trabajo ligero sentado

1,2

Trabajo moderado

1,4

Paseando

1,6 a 2

Trabajo ligero en fábrica

3

Trabajo pesado en fábrica

4

Actividad atlética

5a7

El Reglamento de Instalaciones Térmica en la Edificación (RITE), así como los comentarios al mismo, hace referencia a la norma UNE antes citada.

INTRODUCCIÓN

1.5.- Ventilación El RITE marca 5 métodos de medida de caudal de aire de renovación: (MET = 1,2) (fumadores x2) no ocupación humana Povl Ole Fanger. Métodos para determinar el caudal de aire de renovación l/s por pers

Decipols

CO2 (ppm)

l/s m2

IDA 1: Optima

20

0,8

350

-

IDA 2: Buena

12,5

1,2

500

0,83

EN13779

IDA 3: Media

8

2,0

800

0,55

UNE 100713

IDA 4: Baja

5

3,0

1.200

0,28

Categ. Calidad

Dilución

Materiales contaminantes

Caudal MET

MET = Caudal MET 1,2 1,2

Control por ocupación

[

GCO2 = 0,0042 MET LCO2 / s

[

1,2 MET = 0,005 LCO2 / s

G(CO2) es la producción de CO2 en función de la actividad metabólica (I/s)

]

]

INTRODUCCIÓN

1.5.- Ventilación El método de dilución sirve para situaciones de emisiones conocidas de contaminantes específicos C=

Q 1 CP - CI E V

Siendo: C Q CP CI EV

Caudal del aire exterior (m3/s) Caudal emitido del contaminante (mg/s) Concentración del contaminante permitida en al ambiente (mg/m3) Concentración del contaminante en el aire de impulsión (mg/m3) Eficacia de la ventilación f (tipo de difusión, Taire, Tlocal, localización de impulsión y retorno)

CE Concent. Contam. extracción (mg/m3) CI Concent de una sustancia contaminante en el aire de impulsión (mg/m3) CL Concent. Contam. en el local (mg/m3)

Ev =

CE − CI CL − CI

INTRODUCCIÓN

1.5.- Ventilación EV f (tipo de difusión, Taire, Tlocal, localización de impulsión y retorno) Tipo de difusión

Mezcla

Mezcla

Desplazamiento

Situación de bocas Impulsión: arriba Extracción: arriba Impulsión: arriba Extracción: abajo Impulsión: abajo Extracción: arriba

Tlocal-Timpulsión

Ev

<0 0a2 2a5 >5

0,9 a 1 0,9 0,8 0,4 a 0,7

< -5 0 a -5 >0

0,9 0,9 a 1 1

<0 0a2 >2

1,2 a 1,4 0,7 a 0,9 0,2 a 0,7

INTRODUCCIÓN

1.6.- Extracción de Aire El RITE clasifica en función del uso del edificio o local, el aire de extracción en las siguientes categorías: AE1

AE2

AE3

AE4

Bajo nivel de contaminación

Moderado nivel de contaminación

alto nivel de contaminación

Muy alto nivel de contaminación

AE1- Materiales de construcción y decoración, además de las personas, oficinas, aulas, salas de reuniones, locales comerciales sin emisiones específicas, espacios de uso público, escaleras y pasillos AE2-Restaurantes, habitaciones de hoteles, vestuarios, aseos, cocinas domésticas (excepto campana extractora), bares, almacenes AE3- Aire que procede de locales con producción de productos químicos, humedad, etc. Saunas, cocinas industriales, imprentas, habitaciones destinadas a fumadores)

INTRODUCCIÓN

1.6.- Extracción de Aire AE4- aire que contiene sustancias olorosas y contaminantes perjudiciales para la salud. Extracción de campanas de humos, aparcamientos, locales para manejo de pinturas y solventes, locales donde se guarda lencería sucia, locales de almacenamiento de residuos de comida, locales de fumadores de uso continuo, laboratorios químicos. El Caudal mínimo de extracción es de 2 l/s m2 Sólo se puede recircular el aire AE1 (no hay humo de tabaco) El aire AE2 se puede transferir a servicios, aseos y garajes (extraer por otro local) El aire AE3 y AE4 no se puede emplear de recirculación o de transferencia, y además debe tener una expulsión propia

INTRODUCCIÓN

1.7.- Filtración de Aire Eliminar las impurezas, olores, … • Filtros de partículas (partículas en suspensión) • Filtros adsorbentes de gases (filtro de carbón activo). • Equipos de ionización (ion (-)-aglomeran partículas) • Equipos de radiación UV (destruyen microorganismos) • Equipos de O3 (dest. microorg., es un contaminante) • Filtros de agua La colocación es: • Prefiltro (F5) • Filtro ionizador • Filtro de carbón activado • Filtro (F9) Norma EUROVENT 4/9 UNE EN 1822-1 Filtros Absolutos HEPA y ULPA

INTRODUCCIÓN

1.7.- Filtración de Aire Concentraciones en aire exterior Algunos ejemplos de concentraciones de los contaminantes más comunes CO2

CO

NO2

SO2

Total PM

PM10

ppm

ppm

μg/m3

μg/m3

μg/m3

μg/m3

Rural

350

<1

5 a 35

<5

< 100

< 20

Pueblo

375

1a3

15 a 40

5 a 15

100 a 300

10 a 30

Ciudad

400

2a6

30 a 80

10 a 50

200 a 1.000

20 a 50

Zona

PM10 significa Particulate Matter (materia en forma de partículas) de diámetro aerodinámico de hasta 10 μm.

INTRODUCCIÓN

1.7.- Filtración de Aire Clasificación de Filtros por su forma: • Panel Plisado • Panel plano

• Bolsas

• Carbón Activado

• HEPA

•Metálicos

•

ULPA (Ultra Low Penetration Air)

INTRODUCCIÓN CLASE

Eficacia (%)

EUROVENT 1.7.- Filtración de Aire UNE 4/9 Y 4/5

UNE-EN 779

HEPA UNE-EN 1882

ULPA UNE-EN 1882

Rendimiento medio (Am) frente al polvo sintético %

Eficacia media (Em) frente a partículas de 0,4 μ m %

≤ Am ≤

65

65

≤ Am ≤

80

EU 3

80

≤ Am ≤

90

G4

EU 4

90

≤ Am ≤

F5

EU 5

40

≤ Em ≤

60

F6

EU 6

60

≤ Em ≤

80

F7

EU 7

80

≤ Em ≤

90

F8

EU 8

90

≤ Em ≤

95

F9

EU 9

95

≤ Em ≤

H 10

EU 10

85

≤ Edop

H 11

EU 11

95

≤ Edop

H 12

EU 12

99,5

≤ Edop

H 13

EU 13

99,95

≤ Edop

H 14

EU 14

99,995

≤ Edop

U 15

EU 15

99,9995

≤ Edop

U 16

EU 16

99,99995

≤ Edop

U 17

EU 147

99,999995

≤ Edop

G1

EU 1

G2

EU 2

G3

HEPA: High Efficiency Particulate Air Filters Filtros ULPA: Ultra Low Penetration Air Filters

INTRODUCCIÓN

1.7.- Filtración de Aire El RITE marca la calidad de la filtración previa requerida Filtración Previa

Calidad del aire interior IDA 1

IDA 2

IDA 3

IDA 4

F9

F8

F7

F6

ODA 2: con altas concentraciones de partículas

F7/F9

F8

F7

ODA 3: con altas concent. de cont. gaseosos

F7/F9

F6/F8

F6/F7

G4/F6

ODA 4: con altas concent. de cont. gaseosos y partículas

F7/F9

F6/F8

F6/F7

G4/F6

F6 / GF / F9

F6 / GF / F9

F6/F7

G4/F6

Calidad del aire exterior ODA 1: puro

ODA 5: con muy altas concent. de cont. gaseosos y part.

F6

(*) Se deberá prever la instalación de un filtro de gas o un filtro químico (GF) situado entre las dos etapas de filtración

Filtración Final

F9

F8

F7

F6

INTRODUCCIÓN

1.7.- Filtración de Aire Mantenimiento del sistema de filtración: Un filtro colmatado ⇒ ↑∆P en el conducto y ↓Q ↑∆P ⇒ se puede romper el filtro 1 m3/s ⇒ 3.600 m3/h ⇒ 43.200 m3/día (12 h) 0,15 mg polvo/m3 ⇒ 6,5 kg/día (12 h)

• • • •

Asegurar estanquidad en el marco del filtro Elementos de protección para los operarios Recoger el filtro Cuidado cuando en la instalación el aire entra directamente del local al climatizador

INTRODUCCIÓN

1.7.- Filtración de Aire Purificadores Locales de aire

La purificación de aire es de vital importancia para la higienización ambiental en establecimientos y locales en los que pasamos gran parte de nuestro día a día, como edificios de oficinas, bares, comercios, transportes, zonas de ocio, etc. Existen multitud de factores que pueden afectar y alterar la calidad del aire de estos espacios.

INTRODUCCIÓN

“La Energía ni se crea ni se destruye”

“El Calor es Energía”

¿Podemos hacer Frío?

NO, sólo podemos extraer calor

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Espontáneo ↑Tª

Calor

↓Tª

Calor

La “Producción de Frío”:

Energía (Q o W)

– Se realiza en las “Máquinas Térmicas Inversas” – Para transportar calor desde un foco a baja temperatura a otro a alta temperatura es necesario la aportación de energía – Interviene un fluido, refrigerante, que sufre una serie de transformaciones termodinámicas. Cada refrigerante tiene un comportamiento definido y diferente

INTRODUCCIÓN

En una Máquina Térmica Inversa: • Se comunica energía a la máquina, W • Se extrae calor, QFF de un foco térmico a baja temperatura, TFF • Se cede calor, QFC, a un foco a mayor temperatura, TFC, típicamente es el aire ambiente, el agua de un río, ….

QFC Máquina Térmica Inversa

TFC

Energía

QFF TFF

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión El ciclo de frío por compresión: • Cada refrigerante tiene un diagrama con sus propiedades termodinámicas Líneas características del diagrama de un refrigerante

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión

INTRODUCCIÓN

El ciclo de frío por compresión: • Cada refrigerante tiene un diagrama con sus propiedades termodinámicas • Basado en los cambios de estado (líquido-vapor y vapor-líquido) del refrigerante T de cambio de estado = f(p) (si p↓ la T↓, si p↑ la T ↑)

AGUA Altitud (m.s.n.m.) P (atm) T (ºC)

P (atm) T (ºC)

0

1

100

935

0,9

96,7

1.880

0,8

93,5

1

100

2.900

0,7

90

2

120

4.105

0,6

86

3

133

5.510

0,5

81,3

TC=48º C INTRODUCCIÓN

TSE=43º C

P=18 bares

P=18 bares Tubería de líquido

Máquina frigorífica Tubería de descarga

•Componentes básicos Compresor Condensador

TD=90º C

Elemento de expansión

P=18 bares

Evaporador Tubería de aspiración

TA=14º C P=5,4 bares

•Componentes adicionales Acumulador de líquido Filtro frigorífico Termostato

TE=7º C

Ventiladores

P=5,4 bares TRC=11º C P=5,4 bares

Dispositivos de protección y seguridad Filtro de aire

TC=48º C INTRODUCCIÓN

TSE=43º C

P=18 bares

P=18 bares Tubería de líquido

Máquina frigorífica Tubería de descarga

•Componentes básicos Compresor Condensador

TD=90º C

Elemento de expansión

P=18 bares

Evaporador Tubería de aspiración

TA=14º C P=5,4 bares

•Componentes adicionales Acumulador de líquido Filtro frigorífico Termostato

TE=7º C

Ventiladores

P=5,4 bares TRC=11º C P=5,4 bares

Dispositivos de protección y seguridad Filtro de aire

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Basado en los cambios de estado (líquido-vapor y vapor-líquido) de una sustancia (fluido refrigerante) • Compresión • Condensación • Expansión • Evaporación

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Basado en los cambios de estado (líquido-vapor y vapor-líquido) de una sustancia (fluido refrigerante) • Compresión • Condensación • Expansión • Evaporación

Qe Qc

Wc

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Subenfriamiento: salida del condensador, asegura líquido en la Val. Exp. Recalentamiento: salida del evaporador, asegura vapor en el Comp. ∆Tamaño del Cond ∆QCond

∆QCond

Recalentamiento Subenfriamiento

∆QEvap

∆WComp

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Ciclo real: • Con pérdidas de presión en condensador y evaporador • La compresión no es isoentrópica • La expansión no es isoentálpica

∆QCond

Comp. sin S cte

Cond. con ∆p

∆WCond

Exp. sin h cte

Evap. con ∆p

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Los límites de funcionamiento de un equipo son: • En el evaporador: la T de la cámara > T del refrig • En el condensador: la T ambiente < T del refrig

3

4

2

1

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Para calcular el rendimiento del ciclo de compresión hay que conocer las energías y los calores; • El calor extraído es:

(h1 - h4) (kJ/kg)

• El calor cedido al exterior es:

(h2 – h3) (kJ/kg)

• El trabajo útil del compresor es:

(h2 – h1) (kJ/kg)

estos valores se obtienen del diagrama, ó de las tablas

COP (COefficient of Performance) COP =

Calor Extraido (h1 − h 4 ) Trabajo Compresor (h 2 − h1 )

En función de las temperaturas del ciclo, puede ser superior a 3

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión

EER (Energy Efficiency Ratio)

EER =

Capacidad Frigorífica (BTUh ) Potencia Compresor (W )

En aire acondicionado puede ser superior a 13 1.000 BTU y 293 Wh

SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) El EER durante un periodo de tiempo

INTRODUCCIÓN

1.9.- Bomba de Calor

La Bomba de Calor es una M.F. que aprovecha el calor del condensador Pueden ser reversibles: aprovechar calor o frío (calefacción en invierno y refrigeración en verano, aptas para climatización) Verano Unidad Unidad Interior Exterior

U.I. U.E.

Invierno

Cond.

Evap.

Verano

Evap.

Cond.

Qe Evap. Cond. Qc

Qe Cond. Evap. Qe Invierno

INTRODUCCIÓN

1.9.- B. C. Reversible: “Invirtiendo” el sentido de circulación del refrigerante

Verano

Invierno

INTRODUCCIÓN

1.9.- B. C. Reversible: “Invirtiendo” el sentido de circulación del refrigerante

Eva.

Cond.

Cond.

Eva.

COP típico

COPINVIERNO

Q = COND WCOMP

Calefacción Refrigeración

3a4 2,5 a 3,5

COPVERANO =

QEVAP WCOMP

INTRODUCCIÓN

1.9.- Tipos de B. C. Origen del Calor

Destino del Calor

Aire

Aire

Construcción

Aire

Agua

Agua

Aire

Compacta Split o partida Multi split

Agua

Agua

Tierra

Aire

Tierra

Agua

Funcionamiento Reversibles No reversibles Termofrigobombas

INTRODUCCIÓN

1.9.- Aplicaciones de B. C.

Sector residencial • Climatización de viviendas • A.C.S.

Sector terciario • Climatización de locales • Climatización de piscinas

INTRODUCCIÓN

1.9.- Aplicaciones de B. C.

Sector industrial • Climatización de locales industriales • A.C.S. • Agua caliente • Secaderos • Destilación • Invernaderos • Piscifactorías • Fermentación pan • ect

INTRODUCCIÓN

1.9.- B. C. para tratamiento de aguas residuales (I) Video

INTRODUCCIÓN

1.8.- Producción de Frío por Compresión Refrigerante

T Cond.

ηComp

T Evap.

C.O.P.

INTRODUCCIÓN

Air Humidification R. Lazzarin, Luigi Nalini Comentarios al RITE 2007 IDAE

Frío Industrial P. C. Koelet

La Producción de Frío E. Torrella

Climatización con Gas Natural Sistemas de Compresión Gas Natural