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Caso De De éxito En Auditoría Energética En Industria: Freecooling En Agua Fría De Proceso

Caso de de éxito en Auditoría Energética en Industria: Freecooling en agua fría de proceso

Freecooling en refrigeración industrial

Uno de los factores más importantes a la hora de seleccionar y dimensionar un sistema de refrigeración es la eficiencia del mismo. A continuación, describimos un caso de éxito de una Auditoría Energética en Industria realizada por el equipo de JGR Consultoría. Se trata de un proceso industrial de uso intensivo (3 turnos y fin de semana). Se analizó y se propuso con éxito un sistema de freecooling  de agua fría de proceso.

Esta oportunidad de ahorro existe en industrias y procesos con demanda de frío todo el año. Algunos ejemplos serían:

  • Centros de Proceso de Datos.
  • Refrigeración de equipos de inyección de plásticos.
  • Tratamiento de aire en Salas Blancas.

La instalación estudiada en la auditoría poseía enfriadoras tipo agua/aire, es decir, un sistema de generación de agua fría condensada por aire, siendo su rendimiento nominal (EER) algo superior a 2. Esto quiere decir que, el enfriamiento del agua del sistema era el mismo durante todo el año. En invierno, y gracias a las bajas temperaturas exteriores, el rendimiento frigorífico podía mejorar sobre el nominal, pero el proceso se seguía basando en el frío mecánico creado por el compresor.

El equipo auditor detectó estas oportunidades de mejora:

  • El sistema trabaja correctamente en épocas de verano.
  • El sistema tiene necesidad de frío también en épocas de invierno, noches y épocas intermedias, pero no se aprovecha de esta circunstancia.

Además, existía un factor favorable añadido. Las temperaturas de generación de agua fría más habituales en equipos de refrigeración de confort y de proceso son de 7ºC con retorno a 12ºC.  Como en el caso estudiado, cuanto más se eleve este valor (temperatura de evaporación) el rendimiento frigorífico será más favorable. Pero además, se favorecerá el uso de freecooling: habrá más horas al año que permitirán prescindir del frío por compresión mecánica, habilitando el sistema de disipación directa con el aire ambiente (freecooling).

Funcionamiento del equipo propuesto

Se propone sustituir el equipo actual por una enfriadora de agua con freecooling marca Climaveneta modelo NECS-FC 0352 de potencia frigorífica 118 kW. Como se puede ver en el esquema de proceso de más abajo, el equipo dispone de un sistema de enfriamiento mecánico clásico por compresión mecánica, condensación, expansión  y evaporación de gas refrigerante, en este caso R410a.

Adicionalmente, dispone de una batería en serie al evaporador. Cuando la temperatura del aire exterior es menor que la temperatura de retorno del agua refrigerada, la válvula de 3 vías deriva el agua del circuito de evaporadora llevándola, total o parcialmente, a la batería de disipación. De esta manera, el agua se refrigera de forma gratuita antes de entrar en el evaporador. A posteriori, y si es necesario, el evaporador llevará el agua a la temperatura requerida.

El control de la temperatura del agua de impulsión se hará mediante la modulación de la velocidad de los ventiladores.

Cuanto mayor sea la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura del agua a enfriar, mayor será el beneficio de utilizar este tipo de enfriadoras. Esto dependerá del perfil térmico de la localidad en la que está instalado el equipo, así como del uso del mismo.

esquema

Esquema de proceso de enfriamiento

En la siguiente tabla se observa, para una temperatura de salida de agua fría de 14ºC y para diferentes escenarios de temperatura de aire exterior, que parte de la potencia entregada es suministrada por el compresor y que parte por el sistema de Freecooling (FC).

tabla1

Temperatura de salida. Freecooling-Comrpesor

Balance de energía

En los siguientes Diagramas de Sankey cuantificamos el ahorro conseguido:

  • Caso A: Es verano y todo el frío se genera por compresión mecánica. El equipo consume energía en el compresor y en los ventiladores de condensación.
  • Caso B: Es otoño. Una temperatura exterior de 10ºC permite que, de manera gratuita se refrigere parcialmente el agua de proceso. El ciclo de frío estándar acaba de llevar el agua hasta la temperatura de consigna de 17ºC. El equipo consume energía en el compresor (de manera parcial) y en los ventiladores de condensación.
  • Caso C: Es invierno. La temperatura exterior de 0ºC evita que el compresor entre en funcionamiento y el 100% de las necesidades de frío se cubren por freecooling. El único consumo eléctrico del equipo son los ventiladores de disipación.
Freecooling en agua fría de proceso

Freecooling en agua fría de proceso

Conclusiones

La monitorización realizada en la auditoría energética permitió valorar el consumo de energía del sistema inicial. La propuesta de mejora cuantificaba una reducción del consumo de enfriadoras del 68%. El coste de implantación de la sustitución del equipo se beneficiaba de un retorno de la inversión inferior a 2 años. Una cifra especialmente favorable para este tipo de propuestas de mejora.

La Dirección de la industria decidió con premura ejecutar la propuesta y actualmente ya se beneficia de la reducción de consumo energético conseguida. El siguiente paso es recoger la información de consumos futuros para verificar y validar la bondad de la mejora efectuada.

En JGR Consultoría estamos especializados en Auditorías Energéticas en Industria. Empresas como Kostal, Continental o TE Connectivity ya se han beneficiado de nuestro valor añadido. Contacte con nosotros y le ayudaremos en sus necesidades en Ingeniería y Eficiencia Energética.

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