CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez.

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1 CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

2 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS EJEMPLO: Se dispone de una instalación frigorífica doble etapa con economizador con R-507A trabajando en las siguientes condiciones: Tª evap: -43ºC, Tª cond: 45ºC, Recal: 10K (5+5), Recal. economizador: 5K Subenf: 5K. La potencia frigorífica requerida es de 10 kW. Calcular: a) El caudal másico de refrigerante en las dos etapas. b) La potencia de compresión de cada etapa y la total. c) La potencia de condensación. d) El COP del ciclo frigorífico. e) La relación de compresión de las dos etapas de compresión. f) Compara los parámetros de funcionamiento con los de un ciclo simple en las mismas condiciones de diseño. F. Enríquez

3 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS - Se define el ciclo en Solkane con la presión intermedia Pi = √(Pa∙Pb) = 5,06 bar (-6,5ºC). - La diferencia de temperatura mínima en el economizador es el salto térmico mínimo entre líquido caliente (6) y liquido frío (7). Es conveniente que sea como mínimo 5K. En este caso T 6 =40ºC y T 7 =-6,5ºC, por lo que T 9 debe ser mayor de -1,5ºC (DT=T 9 -T 7 =5K). F. Enríquez

4 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

5 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS El programa proporciona los resultados. Vamos a comprobarlos realizando el cálculo manualmente. F. Enríquez

6 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS El programa proporciona los resultados. Vamos a comprobarlos realizando el cálculo manualmente. a) El caudal másico de refrigerante en las dos etapas. Caudal másico en etapa de baja presión: Balance de energía en el economizador (energía que entra = energía que sale): Caudal másico en etapa de alta presión: F. Enríquez

7 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS b) La potencia de compresión de cada etapa y la total. c) La potencia de condensación. d) La potencia del economizador (*errata en software Solkane). e) El COP del ciclo frigorífico. f) La relación de compresión de las dos etapas de compresión. F. Enríquez

8 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS f) Compara los parámetros de funcionamiento con los de un ciclo simple en las mismas condiciones de diseño. Seleccionamos en solkane el ciclo simple con las mismas condiciones de proyecto. F. Enríquez

9 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

10 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

11 CICLO DOBLE ETAPA CON ECONOMIZADOR CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS CICLO SIMPLECICLO DOBLE ETAPA Pot. Frigorífica (kW)10,00 Pot. Compresión (kW)7,285,34 Pot. Condensación (kW)17,8015,60 COP1,371,87 COMPARACIÓN CICLO SIMPLE vs DOBLE ETAPA El ahorro energético conseguido con el ciclo doble etapa es de aproximadamente el 27% F. Enríquez

12 CICLO SIMPLE INUNDADO CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

13 CICLO SIMPLE INUNDADO CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS EJEMPLO: Se dispone de una instalación frigorífica de ciclo simple con R-717 (NH3) trabajando en las siguientes condiciones: Tª evap: -10ºC, Tª cond: 35ºC, Recal: 0K, Subenf: 5K, Tasa recirculación: 4. La potencia frigorífica requerida es de 200 kW. Calcular: a) El caudal másico de refrigerante en el circuito y en los evaporadores. b) La potencia de compresión. c) La potencia de condensación. d) El COP del ciclo frigorífico. Se define el ciclo en Coolpack F. Enríquez

14 CICLO SIMPLE INUNDADO CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

15 CICLO SIMPLE INUNDADO CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

16 CICLO SIMPLE INUNDADO CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS El programa proporciona los resultados. Vamos a comprobarlos realizando el cálculo manualmente. a) El caudal másico de refrigerante en el circuito y en los evaporadores. Primero es necesario calcular el caudal másico recirculado en los evaporadores. Depende de la tasa de recirculación, n, en este caso n=4: Hay que realizar ahora balance de energía en el separador de líquido para obtener el caudal másico en el circuito: b) La potencia de compresión. c) La potencia de condensación. d) El COP del ciclo frigorífico. F. Enríquez

17 CICLO DOBLE ETAPA INUNDADO (BOOSTER) CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

18 CICLO DOBLE ETAPA INUNDADO (BOOSTER) CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS EJEMPLO: Se dispone de una instalación frigorífica de ciclo booster con R-717 (NH3) trabajando en las siguientes condiciones: Tª evap. baja: -35ºC, Tª evap. Interm: -5ºC, Tª cond: 35ºC, Recal: 0K, Subenf: 5K, Tasa recirculación: 4. La potencia frigorífica requerida es de 100 kW en baja temperatura y 200 kW en intermedia. Calcular: a) El caudal másico de refrigerante en el circuito y en los evaporadores de baja e intermedia temperatura. b) La potencia de compresión. c) La potencia de condensación. d) El COP del ciclo frigorífico. F. Enríquez

19 CICLO DOBLE ETAPA INUNDADO (BOOSTER) CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Se define el ciclo en Coolpack F. Enríquez

20 CICLO DOBLE ETAPA INUNDADO (BOOSTER) CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

21 CICLO DOBLE ETAPA INUNDADO (BOOSTER) CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

22 CICLO DOBLE ETAPA INUNDADO (BOOSTER) CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS El programa proporciona los resultados. Vamos a comprobarlos realizando el cálculo manualmente. a) El caudal másico de refrigerante en el circuito y en los evaporadores de baja e intermedia temperatura. Primero es necesario calcular el caudal másico recirculado en los evaporadores. Balance de energía en el separador de baja presión para calcular el caudal en la etapa de baja presión: Balance de energía en el separador de intermedia presión para calcular el caudal en la etapa de alta presión: F. Enríquez

23 CICLO DOBLE ETAPA INUNDADO (BOOSTER) CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS b) La potencia de compresión de cada etapa y la total. c) La potencia de condensación. d) El COP del ciclo frigorífico. F. Enríquez

24 CICLO CASCADA CO 2 – R-134a CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

25 CICLO CASCADA CO 2 – R-134a CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS EJEMPLO: Se dispone de una instalación frigorífica de ciclo cascada con CO2 – R-134a trabajando en las siguientes condiciones: -Circuito CO2: Tª evap: -40ºC, Tª cond: -5ºC, Recal: 10K (5+5), Subenf: 5K. La potencia frigorífica requerida es de 25 kW para el circuito de baja temperatura. -Circuito R-134a: Tª evap: -10ºC, Tª cond: 45ºC, Recal: 5K, Subenf: 5K. La potencia frigorífica requerida es de 50 kW para el circuito de alta temperatura + la potencia de condensación del circuito de CO2. Para cada circuito, calcular: a) El caudal másico de refrigerante. b) La potencia de compresión. c) La potencia de condensación. d) El COP de cada ciclo frigorífico y el COP global del sistema en cascada. * El mismo procedimiento se podría utilizar para el ciclo en cascada CO 2 – NH3 F. Enríquez

26 CICLO CASCADA CO 2 – R-134a CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Se define el ciclo en Coolpack F. Enríquez

27 CICLO CASCADA CO 2 – R-134a CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS F. Enríquez

28 CICLO CASCADA CO 2 – R-134a CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Ciclo de Alta Tª con R-134a F. Enríquez

29 CICLO CASCADA CO2 – R-134a CONFIGURACIÓN DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS UT 2. TIPOS DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS Ciclo de Baja Tª con CO 2 F. Enríquez