Eficiencia energética de sistemas de generación por compresión mecánica.

Caso práctico

Imagen de Marisol, chica joven, rubia, sujetando un portátil cerrado, viste chaqueta gris oscuro, pantalón gris oscuro y jersey negro. Lorenzo, Lorenzo, chico joven, rubio, con los brazos cruzados, gafas, chaqueta negra y bufanda. Debajo aparece Estrella una chica joven, pelo castaño, chaque-ta y pantalón negro, escribiendo sobre una carpeta amarilla.

El propietario del local comercial La neverita situada en la Avenida del Despilfarro nº2, que se dedica a la venta de productos congelados tiene instalado un equipo de climatización en la oficina, hace unos días estuvo revisando las facturas de electricidad del último año y se ha dado cuenta de que está pagando demasiado, por lo que decide investigar si los equipos de generación de frío y climatización que tiene instalados en su local están consumiendo más de lo necesario.

Tras contactar con varias empresas dedicadas a la mejora de la eficiencia energética decide contratar los servicios de SOLZO S.L. para que examine la instalación de generación de frío de su local y le aconseje que es lo que puede hacer para reducir el consumo de energía y consecuentemente los gastos asociados a la compra de esa energía.

Marisol y Lorenzo deciden enviar a Estrella para que se encargue de realizar el estudio inicial. Ellos seguirán su trabajo para ayudarla durante la fase de prácticas que realiza en su empresa.

A lo largo de esta unidad de trabajo podrás aprender cual es el procedimiento para la evaluación de la eficiencia energética de los sistemas de generación de frío, y se dará respuesta a las siguientes preguntas:

¿Qué es la higrometría y cuales son las variables con las que está relacionada?
¿Qué leyes rigen el funcionamiento de los generadores de frío?
¿Qué configuraciones se utilizan en generadores de frío?
¿Cómo se evalúa la eficiencia energética de un generador de frío?
¿Cómo se evalúa la eficiencia energética de un equipo de acondicionamiento de aire y ventilación?
¿Qué normativas tienen que cumplir estas instalaciones?
¿Qué riesgos existen al trabajar con este tipo de instalaciones?

1.- Higrometría.

Caso práctico

Imagen de Marisol, chica joven, rubia, sujetando un portátil cerrado, viste chaqueta gris oscuro, pantalón gris oscuro y jersey negro.

Marisol se levanta por la mañana y se mete en la ducha. Le gusta el agua muy caliente. Cuando sale de la ducha se encuentra una niebla espesa que casi no le deja ver y piensa: ¡Qué cantidad de vapor de agua hay en suspensión en el aire del baño!

Marisol toma el secador del pelo y lo orienta al espejo para secarlo y poder verse. En ese momento piensa en que un gesto tan sencillo y habitual tiene una base física basada en la temperatura.

“En las instalaciones pasa exactamente lo mismo. Una variación de temperatura modifica la humedad del ambiente”.

Imagen de un registrador de temperatura y humedad relativa con forma de tambor en el que dos agujas de tinta imprimen los valores mediante gráficas.

La cantidad de máxima de vapor de agua que se puede mantener en suspensión en el aire depende de la presión y de la temperatura a la que se encuentre la masa de aire.

La humedad la puedes expresar de dos formas distintas, como humedad absoluta (gr/m3) que indica la cantidad de vapor de agua por unidad de volumen de aire o como humedad relativa (%), que indica la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire y la que necesitaría contener para saturarse a esa temperatura.

El aparato que tienes que utilizar para medir la cantidad de humedad que existe en el aire de un recinto es el higrómetro aunque en la actualidad se suele utilizar un psicrómetro que es un aparato dotado de dos termómetros, uno de ellos en contacto con el aire y el otro con un paño empapado en agua.

Cuando se hacen girar los termómetros lo que ocurre es que el que está al aire mide la temperatura de bulbo seco y el otro mide la temperatura de bulbo húmedo del aire, esta última irá disminuyendo a medida que el agua que rodea al bulbo se vaya evaporando y pasando por tanto al aire circundante.

Cuanto mayor sea el grado de humedad del ambiente menos agua se evaporará y por tanto menos diferencia existirá entre las temperaturas de bulbo seco y húmedo.

Debes conocer y saber utilizar correctamente las tablas y diagramas psicrométricos, que son tablas y gráficas con las propiedades del aire, como temperatura, humedad relativa, entalpía, etc. Su utilidad radica en poder determinar unas variables a partir de otras que podemos determinar mediante aparatos de medida y determinar como varían estas propiedades al cambiar las propiedades del aire.

Imagen de psicrómetro antiguo con tabla psicrométrica y dos termómetros de mercurio, uno de ellos con trozo de tela para humedecer.

Instrumento de medida para determinar el grado de humedad a partir de las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo.

Instrumento de medida para determinar el grado de humedad del aire, del suelo, de las plantas o humedad, dando una indicación cualitativa de la humedad ambiental.

Diagrama que relaciona múltiples variables termodinámicas del aire húmedo: temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío, entalpía específica o calor total, calor sensible, calor latente y volumen específico del aire.

Magnitud termodinámica, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.

Diagrama que relaciona múltiples variables termodinámicas del aire húmedo: temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío, entalpía específica o calor total, calor sensible, calor latente y volumen específico del aire.

Debes conocer

En los siguientes enlaces puedes encontrar una interesante y sencilla explicación de los parámetros que incluye una carta psicrométrica, y una página con un programa gratuito con las propiedades del aire reprensadas en un diagrama psicrométrico.

Reflexiona

Cuando el aire alcanza la cantidad máxima de humedad que puede mantener en suspensión a esa temperatura, si añadimos más vapor lo que ocurre es que se condensará parte del vapor existente. Esto es lo que ocurre cuando bajan las temperaturas bruscamente durante la noche y aparece el rocío por la mañana, o incluso las heladas si la temperatura disminuye lo suficiente.

1.1.- Tratamiento del aire: Humectación y deshumectación.

Imagen de sistema de humidificación mediante pulverización sobre personas.

Si quieres conseguir que las condiciones del aire de un local con un uso específico resulten confortables para las personas que lo utilizan será necesario acondicionar el aire. ¿Qué entiendes por acondicionar el aire?

Las principales operaciones que se pueden realizar con el aire son:

  • Calentamiento: que implica un aumento de la temperatura del mismo, para lo que se utilizan normalmente equipos de generación de calor.
  • Enfriamiento: que implica una disminución de la temperatura del mismo, para lo que se utilizan equipos de generación de frío.
  • Purificación: que supone la reducción del número de partículas extrañas que puedan existir en el aire (humo, polvo, olores, bacterias virus y gérmenes, entre otros.)
  • Humectación: que supone el aumento de la cantidad de vapor de agua existente en el aire.
  • Deshumectación: que supone la disminución de la cantidad de vapor de agua existente en el aire.

Todas estas operaciones suelen realizarse con una Unidad de Tratamiento de Aire también conocida como UTA.

Para la purificación del aire se suelen utilizar filtros que retienen las partículas no deseadas y a veces el O3 (Ozono) que reacciona con las partículas no deseadas oxidándolas y liberando O2 (Oxígeno) necesario para la respiración de los seres humanos.

Para la humectación se puede recurrir a sistemas que pulverizan agua sobre el aire o a sistemas que favorecen la evaporación del agua contenida en un recipiente.

Para la deshumectación se utiliza el deshumidificador que es un equipo de generación de frío que provoca la condensación del vapor de agua contenido en el aire y lo envía a un depósito de almacenamiento o al exterior a través una tubería.

Autoevaluación

Pregunta

¿Cuáles de las variables siguientes aparecen en una carta psicrométrica de aire?

Respuestas

Temperatura seca y caudal.

Punto de rocío y entropía.

Velocidad y masa.

Entalpía y humedad relativa.

Retroalimentación

1.2.- Consumos previstos.

Imagen de placa de características técnicas de deshumidificador doméstico.

Estrella ha recibido el encargo de calcular el consumo de la instalación que están estudiando. ¿Imaginas que es lo primero que debe hacer? Seguro que has acertado. En primer lugar debe ver la maquinaría existente y su consumo.

Para la determinación del consumo previsto de una máquina cualquiera necesitas saber cual es su potencia nominal y el régimen de funcionamiento, si es que tiene varios posibles. Todos estos datos puedes obtenerlos de la documentación técnica de la máquina o de la placa de características de la misma.

Si no dispone de placa de características o no resulta fácil acceder a ella puedes utilizar un vatímetro que dispone de un voltímetro para la medida de tensión a la que se alimenta, un amperimétro o una pinza amperimétrica para determinar la intensidad eléctrica que está consumiendo, y un fasímetro que indica el ángulo de desfase entre la tensión y la intensidad medidas, de forma que la fórmula para el cálculo de la potencia eléctrica es:

P monofásica es igual a U por I por coseno de Fi o bien P trifásica es igual a raíz de tres U por I por coseno de Fi.

Imagen de analizador de redes eléctricas.

El consumo representa la energía que consume la máquina, y la determinas como el producto de la potencia por el tiempo que está funcionando, es decir, si tienes una máquina de una potencia nominal de 1 kW y la dejas encendida durante media hora, ésta consumirá una energía igual a 1 kW x 0,5 h = 0,5 kW h.

A veces en las instalaciones se instala un analizador de redes eléctricas que mide diversas variables eléctricas, como tensión, intensidad, factor de potencia, potencia activa y reactiva, energía y resistencia entre otros, e incluso algunos de ellos pueden almacenar los valores medidos en una memoria interna, para extraerlos posteriormente a un ordenador mediante un programa específico.

Con un medidor de este tipo puedes determinar el consumo eléctrico de una máquina, o un grupo de ellas e incluso puedes analizar como evoluciona ese consumo en el tiempo y analizar la curva de carga.

La curva de carga de una instalación representa la evolución de la potencia consumida por dicha instalación en el tiempo.

Es la potencia para la que está diseñada una máquina, siendo por tanto la máxima potencia que demanda la máquina en condiciones de uso normales.

Es el porcentaje de potencia con el que está trabajando una máquina.

Instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica de un circuito.

Instrumento para determinar la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Instrumento para determinar la intensidad de corriente que circula por un circuito eléctrico.

Tipo especial de amperímetro que permite determinar la intensidad de corriente de un circuito eléctrico sin necesidad de abrir el circuito, mediante la detección del campo magnético asociado al paso de corriente eléctrica.

Es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material y se mide en amperios.

Instrumento para determinar el factor de potencia de una instalación.

En corriente alterna representa el ángulo de retraso o de adelanto que forma la onda de tensión con la de intensidad.

Es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos y se mide en voltios.

Instrumento de medida múltiple de parámetros eléctricos como tensión, intensidad, potencia, energía, etc.

Es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente.

Es la cantidad de potencia que se emplea en realizar un trabajo útil, y se mide en vatios (W) o kilovatios (kW);

Es la cantidad de potencia que se emplea en cargar las reactancias del sistema, y se mide en kilovoltio-amperios reactivos (kVAr).

Magnitud física que define la capacidad para realizar un trabajo.

Es la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica y se mide en ohmios.

Citas para pensar

Se requiere menos energía para sacar un objeto de su sitio que para volverlo a colocar.

Ley de McPherson

Autoevaluación

Pregunta

¿Si tenemos una humedad relativa del 100% cual de las siguientes afirmaciones es correcta?

Respuestas

La temperatura de bulbo seco es menor que la de bulbo húmedo.

La temperatura de bulbo húmedo es menor que la de bulbo seco.

Las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo son iguales.

No puede determinarse si será mayor la de bulbo seco o la de bulbo húmedo.

Retroalimentación

2.- Explotación energética en instalaciones de frío. Consumos.

Caso práctico

Imagen de Estrella, una chica joven, pelo castaño, chaqueta y pantalón negro, escribiendo sobre una carpeta amarilla.

Estrella debe recopilar los datos de consumo de la instalación y realizar los cálculos correspondientes para poder hacerse una idea de la eficiencia con la que trabaja el sistema. Está bastante nerviosa con estas primeras fases de prácticas, pero es una chica segura de sí que no duda de su capacidad para hacerlo bien.

Nada más llegar a la empresa Estrella empieza a ver algunos detalles sorprendentes. La oficina climatizada tiene una puerta pero está permanentemente abierta para facilitar la comunicación desde las oficinas a la zona de almacenamiento y el patio de carga y descarga.

Imagen de estatua de hielo de caballero con espada.

Toda instalación térmica que dé servicio a más de un usuario dispondrá de algún sistema que permita el reparto de los gastos correspondientes a cada servicio (calor, frío y ACS) entre los distintos usuarios.

El sistema previsto instalado en el tramo de acometida a cada unidad de consumo, permitirá regular y medir los consumos, así como interrumpir los servicios desde el exterior del local.

Las instalaciones de potencia nominal mayor que 70 kW, dispondrán de dispositivos que permita efectuar la medición y registro del consumo de combustible y energía eléctrica así como el número de horas de funcionamiento, de forma independiente para cada usuario.

Las instalaciones térmicas de potencia mayor que 400 kW dispondrán de un dispositivo de medida del consumo de energía eléctrica de la central frigorífica de forma diferenciada de la medición del consumo de energía del resto de equipos del sistema de acondicionamiento.

Los compresores de más de 70 kW de potencia deberán disponer de un dispositivo para determinar el número de arrancadas del equipo.

Las bombas y ventiladores de potencia eléctrica del motor mayor que 20 kW dispondrán de un dispositivo que permita registrar las horas de funcionamiento del equipo.

La explotación energética de instalaciones frigoríficas implica el aprovechamiento de las mismas en las condiciones más favorables posibles por lo que debemos reducir los consumos de energía.

Imagen de contador de lectricidad electrónico.

Para la contabilización de los consumos eléctricos se utilizan contadores que registran medidas de energía:

  • Contadores de Energía Activa que miden kWh.
  • Contadores de Energía Reactiva que miden kVArh.

Tanto unos como otros pueden disponer de discriminación horaria, de forma que disponen de varios registros en los que contabilizan la energía consumida en distintos períodos: Punta, Valle y Llano.

Cada vez se utilizan más los contadores electrónicos que son dispositivos digitales que totalizan tanto la energía activa como la reactiva entre otras muchas funciones.

En el caso que el fluido externo de intercambio de calor sea el agua se puede utilizar un contador de energía térmica, que contabiliza el producto del caudal de agua por la diferencia de temperatura entre dos o tres puntos de la instalación para determinar la cantidad de energía, normalmente en kWh.

Con este contador puedes determinar el calor cedido a la instalación térmica. Pueden ser mecánicos o estáticos (ultrasonidos, presión diferencial o magnetoinductivos entre otros).

Existen equipos de producción de frío que utilizan gas como combustible pero su uso es aún reducido.

Período de tiempo en el que el consumo de energía es más elevado. En discriminación horaria se conocen como horas punta y el precio de la energía es también más caro.

Período de tiempo en el que se produce un menor consumo de energía. En discriminación horaria se conocen como horas valle y el precio de la energía es también más económico.

Período de tiempo en el que se produce un consumo intermedio de energía. En discriminación horaria se conocen como horas llano y el precio de la energía es también intermedio.

2.1.- Energía consumida.

Imagen de detalle de factura de electricidad con los distintos elementos que integran el desglose de la misma.

¿Has mirado detenidamente tu factura de consumo eléctrico? Esta información puede ayudarte a saber en qué meses tienes mayor consumo y posiblemente, qué aparatos son los que originan la mayor parte del consumo.

La energía suministrada en un determinado período de tiempo a una instalación de producción de frío vendrá determinada por la diferencia de las lecturas de los contadores entre la fecha de inicio y la de fin del período.

Normalmente las lecturas suelen hacerse mensualmente o bimensualmente, pero pueden tomarse los datos más a menudo.

En general la energía suministrada también puedes obtenerla de las facturas periódicas de suministro de energía a la instalación, lo que sucede es que en general esa energía representa el consumo total de la instalación y no puede determinarse que parte está asociada a los equipos de generación de frío.

Para solucionar este problema puedes instalar un contador particular a través del que se alimente la instalación y determinar así la energía suministrada en un determinado período de tiempo, o bien colocar un analizador de redes en el mismo punto y almacenar los datos de la instalación consumidora.

Para saber más

En el siguiente enlace puedes encontrar una interesante guía sobre el mercado eléctrico liberalizado que pretende ayudar a elegir la tarifa más adecuada para cada tipo de suministro.

Autoevaluación

Pregunta

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

Respuestas

La energía es más cara en horas punta.

La energía es más barata en horas punta.

La energía es más cara en horas valle.

La energía es más barata en horas llano.

Retroalimentación

2.2.- Medidas de energía útil. Ratios.

Imagen de unidad de tratamiento de aire.

Piensa en algo que te resulta útil. ¿Serías capaz de explicar el concepto? Existen conceptos que todos tenemos claro lo que significan pero cuando intentamos definirlos resulta mucho más complicado.

Cuando te encuentres con un equipo que utiliza agua como fluido de intercambio puede que tenga instalado un contador de energía térmica para medir la energía útil, que totaliza los productos del caudal que lo atraviesa, por la diferencia de temperaturas entre la ida y el retorno del circuito hidráulico del evaporador si la producción es frigorífica o del condensador si la producción es calorífica.

Para determinar la energía útil enviada al edificio durante un año debes sumar las lecturas de los distintos contadores de energía térmica en una fecha determinada y restarle el valor correspondiente a la misma fecha del año anterior.

Los ratios son cocientes entre la energía consumida y una variable característica de la instalación, de forma que nos permiten comparar la eficiencia energética de distintas instalaciones.

Existen diversos ratios para equipos de generación de frío, pero aquí puedes ver alguno de ellos:

El rendimiento estacional anual es igual al cociente entre la energía térmica útil aprovechada por la instalación y la energía suministrada a la misma. Rendimiento estacional anual.

El rendimiento estacional anual corregido es igual al cociente entre el rendimiento estacional anual y el coeficiente de emisiones correspondiente al tipo de energía que consume la instalación. Rendimiento estacional anual corregido que tiene en cuenta el tipo de energía consumida en lo que respecta a las emisiones atmosféricas.

Es la cantidad de energía que se aprovecha realmente de toda la que consume la instalación.

Intercambiador de calor que transfiere la energía térmica contenida en el fluido exterior hacia un gas refrigerante a baja temperatura y en proceso de evaporación.

Intercambiador de calor que transfiere la energía térmica contenida en un gas refrigerante a alta temperatura y en proceso de condensación hacia el fluido exterior.

Debes conocer

En el siguiente enlace puedes encontrar una guía publicada por el IDAE relacionada con la contabilización de consumos en instalaciones térmicas de edificios, debes saber utilizarla y revisar los Capítulos 1 y 4 y los apartados 2.5, 2.6, 3.1, 3.2, 3.3, 3.5.2, 3.5.8, 3.5.11 y 3.5.16:

Autoevaluación

Relaciona los conceptos de la primera columna con los de la tercera, escribiendo el número asociado a la magnitud medida en el hueco correspondiente.

Ejercicio de relacionar
Aparato de medida Relación Magnitud medida
Psicrómetro. 1. A
Pinza amperimétrica. 2. K
Contador. 3. bar
Manómetro. 4. kVAr

Habilitar JavaScript

3.- Producción de frío por compresión mecánica.

Caso práctico

Imagen de Estrella, una chica joven, pelo castaño, chaqueta y pantalón negro, escribiendo sobre una carpeta amarilla.

Estrella entra en la sala de máquinas y busca el compresor toma los datos de la placa de características y anota los valores indicados por los elementos de medida del sistema y piensa: ¡este compresor tan antiguo debe de tener un rendimiento pésimo!

Esquema con dos rectángulos y un círculo en medio de los dos. El rectángulo superior está marcado como foco caliente y la leyenda T1 en su interior. De él sale una flecha hasta el círculo central. La flecha está marcada con Q1. Del círculo central sale una flecha hacía la derecha marcada como W . Del mismo círculo sale una flecha hacía el rectángulo inferior marcada como Q2. El rectángulo inferior está marcado como Foco frío y la leyenda T2 en su interior. Representa la máquina de Carnot ideal que absorbe un calor Q1 del foco caliente y produce un trabajo al transferir un calor Q2 al foco frio.

La producción de frío mediante compresión mecánica está basada en el ciclo de Carnot que aunque se trate de un ciclo ideal es el ciclo termodinámico con mayor rendimiento.

En la máquina de Carnot cuando se transfiere calor entre dos focos a distinta temperatura (T2 y T1) se produce un trabajo (W).

Un ejemplo de máquina de Carnot es el Motor Stirling que es un motor que desplaza una masa de aire confinada entre el foco frío y el foco caliente alternativamente de forma que cuando el aire está próximo al foco caliente se expande y empuja el pistón y cuando está próximo al foco frío se contrae y tira del pistón produciendo un trabajo mecánico.

En el siguiente diagrama puedes observar los bloques que componen una máquina de producción de frío por compresión mecánica.

Diagrama explicativo del ciclo de compresión dotado de evaporador, válvula de expansión, condensador y compresor representados por dos intecambiadores.

3.1.- Principio termodinámico.

Esquema con dos rectángulos y un círculo en medio de los dos. El rectángulo superior está marcado como foco caliente y la leyenda T1 en su interior. A él llega una flecha procedente del círculo central. La flecha está marcada con Q1. Al círculo central llega una flecha desde la derecha marcada como W . Al mismo círculo llega una flecha procedente del rectángulo inferior marcada como Q2. El rectángulo inferior está marcado como Foco frío y la leyenda T2 en su interior. Representa el refrigerador de Carnot ideal que absorve un calor Q2 del foco frio mediante el aporte de un trabajo para transferir un calor Q1 al foco caliente.

Aunque pueda parecer complicada, la termodinámica se basa en unos pocos principios básicos. Una vez que los conozcas no te resultará complicado entender el funcionamiento de los equipos. Seguimos viendo el ciclo de Carnot. ¿Recuerdas un ejemplo de motor que funcione según un ciclo similar al de Carnot?

En el refrigerador de Carnot se consume un trabajo (W) para transferir calor entre dos focos a distinta temperatura (T2 y T1), por lo que de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica será:

Calor 1 es igual al Trabajo más el Calor 2, es decir, el Trabajo es igual al Calor 1 menos el Calor 2.

Como el efecto deseado es extraer calor al foco frío tienes que el rendimiento vendrá dado por:

Rendimiento es igual a Calor 2 partido por Trabajo e igual Calor 2 partido por diferencia entre Calor1 y 2 e igual a Temperatura 2 partido por diferencia entre Temperaturas 1 y 2.

Por lo que cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas menor será el rendimiento.

El ciclo de Carnot está compuesto por cuatro transformaciones: dos isotermas en la que la temperatura permanece constante y dos adiabáticas en las que el intercambio de calor es igual a cero.

En la imagen puedes ver una representación gráfica de este ciclo en un diagrama llamado 'Diagrama de Mollier', gráfico en el que en el eje de abscisas tienes la entalpía y en el de ordenadas aparece la presión. Una curva en forma de 'U' invertida nos marca los límites entre líquido y comienzo de vapor así como el paso de vapor-líquido a gas. Dentro de esta curva es donde trabaja el ciclo de Carnot. Tenemos representadas dos líneas T1 y T2 correspondientes a las dos isotermas entre las que trabaja este ciclo. Ambas descienden con mucha pendiente, por la zona de líquido hasta tocar la curva de paso de líquido a vapor-líquido. En ese punto se transforman en líneas horizontales, T1 a un nivel inferior a T2. Una vez que tocan el final de la curva y llegan a la zona de gas se convierten en curvas suavemente descendentes. Dentro de la gráfica T1 y T2 marcan la temperatura inferior y superior del ciclo de Carnot. Los límites laterales del ciclo de Carnot los marcan las líneas adiabáticas. Con estas cuatro líneas se forma un semi cuadrado dentro de la zona vapor-líquido. El área de este semicuadrado se corresponde con el trabajo que puede obtenerse del ciclo. Es decir, cuanto mayor sea esta área más trabajo puede conseguirse con el ciclo. Puedes ver que si aumentamos la diferencia entre las temperaturas T1 y T2 conseguimos aumentar el área y por lo tanto obtener un mayor trabajo.

En la imagen puedes ver una representación gráfica de este ciclo en un diagrama llamado “Diagrama de Mollier”, gráfico en el que en el eje de abscisas tienes la entalpía y en el de ordenadas aparece la presión. Una curva en forma de “U” invertida nos marca los límites entre líquido y comienzo de vapor así como el paso de vapor-líquido a gas. Dentro de esta curva es donde trabaja el ciclo de Carnot. Tenemos representadas dos líneas T1 y T2 correspondientes a las dos isotermas entre las que trabaja este ciclo. Ambas descienden con mucha pendiente, por la zona de líquido hasta tocar la curva de paso de líquido a vapor-líquido. En ese punto se transforman en líneas horizontales, T1 a un nivel inferior a T2. Una vez que tocan el final de la curva y llegan a la zona de gas se convierten en curvas suavemente descendentes. Dentro de la gráfica T1 y T2 marcan la temperatura inferior y superior del ciclo de Carnot. Los límites laterales del ciclo de Carnot los marcan las líneas adiabáticas.

Con estas cuatro líneas se forma un semicuadrado dentro de la zona vapor-líquido. El área de este semicuadrado se corresponde con el trabajo que puede obtenerse del ciclo. Es decir, cuanto mayor sea esta área más trabajo puede conseguirse con el ciclo. Puedes ver que si aumentamos la diferencia entre las temperaturas T1 y T2 conseguimos aumentar el área y por lo tanto obtener un mayor trabajo.

Curva que une puntos a igual temperatura.

Transformación en la que no se intercambia calor con el exterior. Es decir, es una transformación perfectamente aislada en la que nada de calor entra o sale. Es una transformación ideal que no se produce en la realidad pues siempre hay cierto paso de calor.

Para saber más

En el siguiente enlace puedes encontrar un video en el que puedes observar gráficamente las distintas etapas del ciclo de Carnot, observa que el diagrama es algo distinto del descrito anteriormente puesto que se representa la temperatura frente a la entropía, pero se trata del mismo ciclo.

Autoevaluación

Pregunta

Cuando aumenta la diferencia de temperaturas entre el foco caliente y el foco frío en la Máquina de Carnot ¿Qué ocurre con el rendimiento?

Respuestas

Aumenta.

Disminuye.

Retroalimentación

3.2.- Balance energético.

Animación de principio de conservación de la energía en la que cinco bolas metálicas colgadas mediante hilos se transmiten la energía de unas a otras mediante choque elástico haciendo que se muevan las de los extremos.

Si piensas en la primera ley de la termodinámica, que nos dice que la energía no se crea ni se destruye, sino que únicamente se transforma, y analizas los cambios de energía que se producen en un determinado proceso cuantificando cada uno de ellos, ¿sabes cómo se llama este análisis? Estás haciendo un balance energético.

Dicho balance energético no deja de ser una foto de lo que está ocurriendo con la energía de una instalación en el instante de la toma, y que por supuesto puede variar, y varía en el tiempo.

Para una instalación de generación de frío, en general tendremos que se toma una energía eléctrica de la red, mediante la que se extrae una cantidad de calor de uno de los focos y se transmite al otro foco, todo este proceso conlleva necesariamente unas pérdidas que se producen en todo el trayecto.

Citas para pensar

La inspiración existe, pero tiene que encontrarte trabajando.

Anónimo

Autoevaluación

Pregunta

¿Cuál de los siguientes elementos no forma parte de una máquina de generación de frío por compresión mecánica?

Respuestas

Evaporador.

Válvula de seguridad.

Condensador.

Compresor de tornillo.

Retroalimentación

3.3.- Rendimiento energético.

En la imagen puedes ver una representación gráfica del ciclo de refrigeración por compresión en el 'Diagrama de Mollier' ya explicado para el ciclo de Carnot en el que se representan las cuatro etapas del ciclo: compresión, condensación, expansión y evaporación definidas por los puntos 1,1´,2,2´,3,4,4´,5 y 5´. Al mismo tiempo pueden observarse el el gráfico tanto el concepto de sobrecalentamiento como el de subenfriamiento existentes en todo ciclo frigorífico real.

Conoces el concepto de rendimiento y seguramente lo utilizas normalmente al hablar pero… ¿Qué es técnicamente el rendimiento?

El rendimiento de cualquier máquina se determina dividiendo lo que aprovechamos de ella entre lo que consume para producir el efecto deseado, cuantificando ambos efectos en la misma escala de unidades.

En el caso de los generadores de frío el efecto deseado es la extracción de calor de una fuente hacia otra y el consumo es normalmente la energía eléctrica que se invierte en el compresor y ventiladores entre otros.

En la práctica lo determinaremos a través del diagrama de Mollier. Debes situar todos los puntos desde el 1 al 5´en el diagrama de Mollier del refrigerante utilizado para poder dibujar el ciclo real de funcionamiento de la máquina. Para ello debes determinar el valor que toma la temperatura en cada uno de los puntos, a la entrada y a la salida, de los distintos elementos que componen el equipo y la presión a la entrada y salida del compresor.

Cuando el efecto aprovechado está en el evaporador tienes que:

Rendimiento evaporador es igual a diferencia de entalpías puntos del gráfico 1´y 5´dividida por diferencia de entalpías puntos 2´y 1´.

Cuando el efecto aprovechado está en el condensador tienes que:

Rendimiento condensador es igual a diferencia de entalpías puntos del gráfico 2´y 4´dividida por diferencia de entalpías puntos 2´y 1´.

Puedes determinar el rendimiento instantáneo por el método directo sobre el generador de frío evaluando los datos de funcionamiento del refrigerante que evoluciona en el interior de sus circuitos o bien mediante el método indirecto que consiste en evaluar los datos de funcionamiento correspondientes a los fluidos externos a la máquina, y que en general suelen ser más fáciles de medir.

Los coeficientes de eficiencia energética los puedes obtener mediante estas fórmulas:

Coeficiente de Eficiencia Energética Evaporador es igual a Potencia Absorbida Evaporador partido por Potencia Eléctrica Absorbida e igual a Caudal de Fluido por Diferencia de Entalpías en Evaporador partido por Potencia Eléctrica Absorbida.

Coeficiente de Eficiencia Energética Condensador es igual a Potencia Cedida Condensador partido por Potencia Eléctrica Absorbida e igual a Caudal de Fluido por Diferencia de Entalpías en Condensador partido por Potencia Eléctrica Absorbida.

El caudal de fluido depende de las características del compresor por lo que normalmente se obtiene de los datos técnicos del fabricante, aunque también puede obtenerse con la fórmula siguiente obteniendo la densidad del fluido frigorígeno para el punto 1 del ciclo del programa CoolPack - CoolTools:Auxiliary – Refrigerants:

El caudal de fluido desplazado por un compresor es igual al desplazamiento volumétrico del mismo multiplicado por la densidad del fluido frigorígeno.

Es necesario determinar el rendimiento estacional según la curva de demanda de la instalación, puesto que el rendimiento instantáneo siempre está referido a un estado de carga parcial de la máquina y nunca a carga nominal, y si queremos saber si la máquina funciona con eficiencia tenemos que comparar su rendimiento con el que da el fabricante en sus especificaciones que está referido a carga nominal. El rendimiento estacional para un período de tiempo lo puedes determinar mediante la siguiente fórmula:

El coeficiente de rendimiento estacional es igual al cociente entre el sumatorio de las distintas energías aprovechadas en la instalación y el sumatorio de los distintos consumos de la misma.

Producto químico líquido o gas, fácilmente licuable, que se utiliza para servir de medio transmisor de calor entre otros dos en una máquina térmica, y concretamente en aparatos de refrigeración.

3.4.- Reversibilidad del sistema.

Esquema con dos rectángulos y un círculo en medio de los dos. El rectángulo superior está marcado como foco caliente y la leyenda T1 en su interior. A él llega una flecha procedente del círculo central. La flecha está marcada con Q1. Al círculo central llega una flecha desde la derecha marcada como W . Al mismo círculo llega una flecha procedente del rectángulo inferior marcada como Q2. El rectángulo inferior está marcado como Foco frío y la leyenda T2 en su interior. Representa el refrigerador de Carnot ideal que absorve un calor Q2 del foco frio mediante el aporte de un trabajo para transferir un calor Q1 al foco caliente.

En una ocasión me compré una chaqueta reversible, por un lado era de color azul claro y si le dabas la vuelta era azul oscuro. ¿Se te ocurre alguna otra cosa que puede ser reversible?

Si recuerdas el esquema del refrigerador de Carnot teníamos que:

Calor 1 es igual al Trabajo más el Calor 2, es decir, el Trabajo es igual al Calor 1 menos el Calor 2.

Si lo que necesitas es enfriar el foco frío tienes que el rendimiento será:

Rendimiento es igual a Calor 2 partido por Trabajo e igual Calor 2 partido por diferencia entre Calor1 y 2 e igual a Temperatura 2 partido por diferencia entre Temperaturas 1 y 2 e igual a COP.

Por en contrario si lo que necesitas es calentar el foco caliente tienes que el rendimiento será:

Rendimiento es igual a Calor 2 partido por Trabajo e igual Calor 1 partido por diferencia entre Calor1 y 2 e igual a Temperatura 1 partido por diferencia entre Temperaturas 1 y 2 e igual a COP.

La Bomba de Calor es una máquina de generación de frío con la que se pueden aprovechar ambos procesos y puede llegar a tener valores de COP entre dos y seis.

Esquema de funcionamiento de bomba de calor con evaporador y condensador dotados de válvula de expansión termostática puenteable con válvula uniflujo, filtro, válvula inversora de ciclo de 4 vias, compresor y acumulador de succión.

Máquina térmica que permite transferir energía en forma de calor de un ambiente a otro, según se requiera.

Autoevaluación

Pregunta

¿Cómo se calcula el rendimiento del evaporador de una máquina de generación de frío?

Respuestas

Dividiendo las diferencias de entalpías en la válvula de expansión entre la del compresor.

Dividiendo las diferencias de entalpías en el compresor entre la del evaporador.

Dividiendo las diferencias de entalpías en el condensador entre la del evaporador.

Dividiendo las diferencias de entalpías en el evaporador entre la del compresor.

Retroalimentación

3.5.- Rendimiento y balance energético en otros generadores de frio.

Diagrama explicativo del ciclo de absorción que es similar al de compresión pero se sustituye el compresor mecánico por un compresor térmico formado por un generador que necesita un aporte de calor externo, un intercambiador, un absorbedor y una bomba que se encarga de mover el refrigerante a través del ciclo.

Debes saber que antes de utilizarse el ciclo de compresión para la generación de frío ya se utilizaba el ciclo de absorción. ¿Imaginas por qué ha sido sustituido por el de compresión? Su COP es mucho más bajo y su precio está entre 1,5 y 2,5 veces el de uno de compresión de capacidad equivalente, por esta razón se utiliza mucho menos.

Los fluidos más utilizados en el compresor térmico del ciclo de absorción son el agua con amoníaco o de agua con bromuro de litio y la principal aplicación del ciclo de absorción es para el aprovechamiento de calores residuales o provenientes de energía solar térmica.

También se utiliza la refrigeración evaporativa que consiste aprovechar el efecto de evaporación del agua para producir frío. Son aparatos económicos y eficaces, puesto que el consumo energético es mucho menor aunque consuman agua.

Existen además máquinas de adsorción pero se utilizan muy poco.

Para la determinación del rendimiento instantáneo se suele utilizar el método indirecto evaluando los datos de funcionamiento de los fluidos externos a la máquina de forma similar a lo que se hace con los demás generadores de frío, siendo las fórmulas de los Coeficientes de Eficiencia Energética:

Coeficiente de Eficiencia Energética Evaporador es igual a Potencia Absorbida Evaporador partido por Potencia Eléctrica Absorbida e igual a Caudal de Fluido por Diferencia de Entalpías en Evaporador partido por Potencia Eléctrica Absorbida.

Coeficiente de Eficiencia Energética Condensador es igual a Potencia Cedida Condensador partido por Potencia Eléctrica Absorbida e igual a Caudal de Fluido por Diferencia de Entalpías en Condensador partido por Potencia Eléctrica Absorbida

El rendimiento estacional lo determinas como si se tratase de un ciclo de compresión, aunque a veces se determina el rendimiento del conjunto formado por el sistema de captación solar con la máquina de absorción.

Es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o más componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente líquido con el, cual forma solución.

Sistema de refrigeración que utiliza el calor latente de evaporación de un fluido para refrigerar otro.

Proceso en el cual un contaminante soluble (adsorbato) es eliminado del agua por contacto con una superficie sólida (adsorbente).

Citas para pensar

Si no te esfuerzas hasta el máximo, ¿cómo sabrás donde está tu límite?

Anónimo

Para saber más

En los siguientes enlaces puedes encontrar información sobre el ciclo de absorción y una simulación del funcionamiento de una instalación solar con máquina de absorción.

Ciclo de absorción.

Frío solar.

4.- Equipos de acondicionamiento de aire y ventilación.

Caso práctico

Imagen de Estrella, una chica joven, pelo castaño, chaqueta y pantalón negro, escribiendo sobre una carpeta amarilla.

Estrella observa el equipo de climatización de La neverita y empieza a tomar datos del mismo para determinar si trabaja de forma eficiente.

En primer lugar anota las características técnicas del equipo como puede ser la potencia, la marca y el modelo y el tipo de refrigerante entre otras.

Le pregunta al encargado si dispone de información técnica del equipo, este le contesta que si existe no sabe dónde está.

Estrella tendrá que buscar las características técnicas en Internet en la página web del fabricante.

En la siguiente visita deberá determinar los puntos del diagrama de Mollier midiendo las presiones y temperaturas en cada uno de los puntos para poder determinar el rendimiento de la máquina.

Foto de unidad exterior de climatizador anclada a la pared de un edificio.

Para la obtención de rendimientos de equipos de acondicionamiento de aire debes utilizar el mismo procedimiento que para los equipos de generación de frío normales.

Estos equipos suelen ser de menores dimensiones y más compactos por lo que resulta más complicado la realización de las mediciones con la rapidez deseada.

Puedes utilizar tanto el método directo como el indirecto para la determinación de los rendimientos.

Debes estimar el rendimiento estacional del equipo de forma similar a como lo haces con un equipo de generación de frío normal.

La guía del IDAE sobre eficiencia de generadores de frío desarrolla en mayor detalle un ejemplo de un equipo de acondicionamiento de aire y es necesario que conozcas el procedimiento.

Para los equipos de ventilación debes realizar mediciones de velocidades mediante el anemómetro para posteriormente determinar el caudal a partir de las curvas Caudal-Presión que proporciona el fabricante con las presiones de aspiración y descarga medidas con el tubo de Pitot y un manómetro. Existen anemómetros que calculan directamente el caudal.

También debes determinar la potencia consumida mediante un vatímetro y la velocidad de rotación del mismo mediante un tacómetro.

Instrumento utilizado medir la velocidad del viento.

Instrumento usado para calcular la presión total como suma de la presión estática y de la presión dinámica.

Instrumento que sirve para medir la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados.

Dispositivo que mide la velocidad de giro de un eje, normalmente de un motor en revoluciones por minuto (r.p.m.).

Reflexiona

El rendimiento instantáneo permite imaginar si la máquina trabaja de forma eficiente en un instante determinado pero lo que realmente es importante es que el rendimiento estacional sea elevado durante todo el año.

Debes conocer

En el siguiente enlace puedes encontrar una interesantísima Guía publicada por el IDAE relacionada con la eficiencia energética de los equipos de generación de frío, en ella se explica el procedimiento para la determinación de la eficiencia energética en este tipo de equipos. No es necesario que te la aprendas de memoria, pero si que debes saber utilizarla.

4.1.- Alternativas de mejora.

Imagen de ventilador de paso variable.

Piensa en algo que quieres mejorar en tu vida. Normalmente las mejoras siempre son interesantes, pero suelen ser más interesantes las que más cuestan ¿No crees?

Las alternativas de mejora de una instalación dependen de diversos factores y deben estar acompañadas de estudios económicos para evaluar los períodos de amortización de las modificaciones propuestas en función de los ahorros considerados.

Para mejorar la eficiencia energética de una instalación de generación de frío debes tener en cuenta que existen diversas posibilidades entre las que se encuentran las siguientes:

  • Aprovechar el calor que se tira a la atmósfera para otros usos.
  • Instalación de sistemas solares para generación de frío solar.
  • Instalación de otros sistemas con energías renovables.
  • Ubicar equipos exteriores en fachadas orientadas al Norte y en zonas sombrías.
  • Sustitución de equipos por otros más eficientes. La tecnología inverter varía la potencia frigorífica en función de la temperatura necesaria reduciendo los arranques y paradas del compresor.
  • Utilizar variadores de frecuencia para la regulación de la potencia en función de la demanda y la reducción del consumo en el arranque.
  • Utilización de motores de alta eficiencia.
  • Instalar equipos de caudal variable en lugar de los todo-nada.
  • Reducción de la demanda de la instalación, reduciendo las cargas internas o mejorando los aislamientos.
  • Instalación de sistemas automatizados de control de la instalación para climatizar sólo zonas ocupadas por ejemplo.
  • Utilizar el enfriamiento gratuito (FreeCooling).

Tecnología en la que los equipos poseen variadores de frecuencia que regulan la velocidad de giro de los motores para adaptarse a la carga existente en cada instante por lo que son mucho más eficientes que aquellos en los que el funcionamiento es todonada.

Sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor.

Citas para pensar

Lo que sabemos es una gota de agua y lo que desconocemos el océano.

Isaac Newton

5.- Medición en instalaciones de generación de frío.

Caso práctico

Imagen de Estrella, una chica joven, pelo castaño, chaqueta y pantalón negro, escribiendo sobre una carpeta amarilla.

Para que las medidas y datos recopilados tengan la calidad adecuada Estrella sabe que debe tener en cuenta una serie de recomendaciones.

Le indica al encargado de La Neverita que ponga la máquina a máxima potencia para realizar las medidas.

El encargado observa atentamente lo que hace y aunque no se entera de mucho pone bastante interés.

Imagen de compresor frigorífico en sala de máquinas.

Antes de determinar el rendimiento instantáneo de una máquina de generación de frío debes conocer ciertas peculiaridades de este tipo de sistemas, así como técnicas y recomendaciones de medición que debes aplicar para que las mediciones resulten fiables.

  • La variabilidad de las condiciones ambiente exterior es difícilmente controlable.
  • Los cambios en las ganancias externas e internas de calor afectan a la demanda del equipo.
  • El funcionamiento defectuoso de algunos dispositivos de control del sistema puede afectar a la demanda.
  • La inestabilidad en su funcionamiento es habitual por lo que las medidas deben tomarse lo más rápido posible.
  • Las instalaciones nuevas deben incluir los elementos de medida indicados en la reglamentación, pero las antiguas muchas veces carecen de la mayoría de los medidores por lo que a veces supone la imposibilidad de tomar ciertos datos.
  • La presencia de personas o la ausencia de elementos de la carcasa de la máquina imprescindibles para la toma de ciertas medidas alteran el resultado de las mismas.
  • Obtener un régimen de plena carga estable es prácticamente imposible en algunos casos y debe procurarse que el porcentaje de carga sea el mayor posible y lo más estable posible.
  • La información técnica de las instalaciones suele ser incompleta y obsoleta.
  • Con el método directo de determinación del rendimiento debes conocer el caudal del refrigerante que evoluciona en el circuito con carga parcial, y el único que puede determinarlo con fiabilidad es el fabricante.
  • Con el método indirecto de determinación del rendimiento debes conocer el caudal del fluido exterior a la máquina. Si se trata de aire la medida entraña errores y si se trata de agua es complicado si la instalación carece de caudalímetros.
  • El caudal de agua se puede estimar a partir de las curvas características de carga-caudal del fabricante de un elemento de la instalación si se conocen las presiones a la entrada y la salida del mismo.
  • Debes contrastar la precisión y calidad de la medida de los aparatos existentes en una instalación antes de fiarte de lo que indican.
  • Los resultados de rendimientos obtenidos a partir de datos de campo siempre se consideran aproximados.

Instrumento de medida para la medición de caudal o gasto volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico.

Autoevaluación

Pregunta

¿Qué aparatos de medida necesitas utilizar para saber que potencia está consumiendo un generador de frío?

Respuestas

Un polímetro.

Un vatímetro.

Una pinza amperimétrica.

Un analizador de redes.

Retroalimentación

5.1.- Condiciones de toma de medidas.

Imagen de agua congelada en forma de estalactitas y estalagmitas.

Supongo que alguna vez has tenido fiebre. Cuando medimos la temperatura corporal solemos colocar el termómetro debajo del brazo. ¿Te imaginas la razón?

Para que las mediciones que realices en instalaciones de generación de frío, principalmente medición de temperaturas, presiones y caudales sean correctas debes tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

Generales:

  • No realices mediciones sobre una máquina en el momento en que esté cambiando de régimen de funcionamiento ni cuando esté trabajando con un porcentaje de carga pequeño.
  • Antes de recopilar mediciones la máquina debe llevar como mínimo 10 minutos en funcionamiento.
  • Si fuese necesario actuar manualmente sobre elementos de la instalación para obtener un régimen de funcionamiento más estable lo puedes hacer siempre que no se sobrepasen los límites de cada elemento, se trabaje en condiciones de seguridad y no se afecte al confort de los usuarios de la instalación.
  • Debes mantener en lo posible las condiciones normales de funcionamiento de las máquinas evitando hacer mediciones con paneles desmontados.

Medición de parámetros:

  • Debes disponer de toda la información y la documentación técnica de la instalación, tanto la de partida como de las posteriores reformas.
  • Debes preparar todos los equipos de medida que vas a necesitar, planificar la toma de datos y realizarla lo más rápidamente posible para evitar cambios de carga durante las medidas que distorsionan los resultados.
  • Las temperaturas del líquido subenfriado deberán tomarse en puntos de las líneas de líquido comprendido entre los filtros y los dispositivos de laminación y alejados como mínimo 15 cm de éstos, siempre que sea posible, para evitar medir temperaturas más bajas que las reales.
  • Las temperaturas de aspiración deberán tomarse, siempre que sea posible, en puntos de las líneas de aspiración intermedios entre los evaporadores y los compresores. Los puntos de medida más adecuados para estas temperaturas son los que se encuentran en las proximidades de los emplazamientos de los bulbos termostáticos de las válvulas de expansión, cuando se utiliza este tipo de válvulas, o de las conexiones de los capilares de equilibrado de presiones.
  • Las temperaturas de descarga también deben medirse en puntos de esas líneas situados a 15 cm de los compresores, como mínimo.
  • Las presiones es preferible que las midas mediante aparatos fijos de la instalación siempre que previamente hagas un contraste para comprobar que miden bien.
  • Para la medición de caudales de forma indirecta necesitas las curvas de carga del elemento en cuestión y las presiones a la entrada y la salida del mismo.
  • Para la medición de caudales de forma indirecta en bomba necesitas las curvas de Caudal-Presión y Caudal-Potencia de la bomba y la medida de la presión neta con la que funciona instalando un manómetro que mida la presión diferencial entre la entrada y la salida de la misma.
  • Puedes medir los caudales de forma directa mediante un caudalímetro portátil.

5.2.- Requerimientos de equipos de medida.

Imagen de medidor comercial de flujo en tubería.

Con una regla mides la longitud de un objeto pero te imaginas tener que medir una finca con la misma regla.¿Sería un poco complicado, no crees?

Para la medición de cada parámetro se deberán utilizar exclusivamente instrumentos de medida idóneos, adecuados para los fluidos con los que trabajen y debidamente contrastados.

La frecuencia de comprobación de los instrumentos de medida respecto a instrumentos "patrón" calibrados deberá ser anual.

Los instrumentos patrón deberán ser recalibrados con frecuencia quinquenal, en laboratorios oficiales.

Todos los instrumentos de medida que se utilicen dispondrán de ficha técnica y de certificado de calibración homologado.

Es recomendable que los contadores de energía térmica instalados cumplan la UNE 1434 y cuenten con certificados de homologación en algún país de la Comunidad Europea.

Los equipos de medida que necesitas para la toma de datos son:

  • Termopar con sondas de contacto, inmersión y ambiente de precisión mínima de 0,5 ºC y margen de error máximo admisible del 2 %.
  • Termómetros preferentemente de columna de mercurio de precisión mínima de 0,5 ºC y margen de error máximo admisible del 2 %.
  • Manómetro para agua de precisión mínima de 0,5 bar y margen de error máximo admisible del 2 %.
  • Puente de manómetros frigoríficos, preferiblemente dos juegos completos.
  • Pinza voltiamperimétrica, Vatímetro o Polímetro capaz de medir intensidad de precisión 0,5 V, 0,5 A y margen de error máximo admisible del 1 %.
  • Ohmetro de precisión mínima de 0,5 Ω y margen de error máximo admisible del 2 %.
  • Caudalímetro para agua de precisión mínima de 0,5 m3/s y margen de error máximo admisible del 1 %.
  • Anemómetro rotativo de precisión mínima de 0,5 m3/s y margen de error máximo admisible del 1 %.
  • Termoanemómetro de hilo caliente de precisión mínima de 0,5 ºC y de 0,01 m/s y margen de error máximo admisible del 2%.
  • Higrómetro o termohigrómetro de precisión mínima de 0,5ºC y error máximo admisible del 2%.
  • Tubo de Pitot y manómetro de columna para aire, con tomas de presión total y presión estática de precisión mínima de 5 Pa y margen de error máximo admisible del 5 %.

Autoevaluación

Pregunta

¿Se deben realizar las medidas sobre un equipo de generación de frío cuando está funcionando al 25 % de carga?

Respuestas

No.

Sí.

Retroalimentación

6.- Exigencias reglamentarias. RITE. (I).

Caso práctico

Imagen de Estrella, una chica joven, pelo castaño, chaqueta y pantalón negro, escribiendo sobre una carpeta amarilla.

Estrella tiene en cuenta en todo momento lo que indican las normativas aplicables a las instalaciones de generación de frío para hacer cumplir las exigencias reglamentarias.

Como tiene una duda acerca del tipo de inspección que debe realizar a un equipo de los instalados en la Neverita le hace una consulta a Marisol para estar segura de que está haciendo lo correcto.

Imagen de aparatos de medida para climatización formado por Medidor electrónico, Mangueras, Multímetro digital, Detector electrónico de fugas de refrigerante, Puente de manómetros, Pinza amperimétrica, Medidor de aislamiento, Sonómetro y Termómetro.

Dentro del Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios (RITE) debes fijarte de forma especial en los siguientes apartados:

  • Capítulo II. Exigencias técnicas.
    • Artículo 12. Eficiencia energética.
  • Capítulo VII. Inspección.
    • Artículo 29. Generalidades.
    • Artículo 30. Inspecciones iniciales.
    • Artículo 31. Inspecciones periódicas de eficiencia energética.

Para saber más

En los siguientes enlaces puedes encontrar el RD 1826/2009 por el que modifica el RITE y el RD 47/2007 sobre Certificación de Eficiencia Energética de Edificios:

En el siguiente enlace puedes encontrar un borrador de modificación del RITE de 2007:

6.1.- Exigencias reglamentarias. RITE. (II).

Imagen de agua cayendo sobre vaso lleno.

Ya has visto algunos de los apartados del RITE más importantes. ¿Sabes como se concreta el RITE en sus aspectos más prácticos? Efectivamente, las Instrucciones Técnicas detallan de un modo práctico muchos de esos aspectos. Vamos a ver las más relacionadas con esta unidad:

I.T. 2.4 EFICIENCIA ENERGÉTICA.

Se deben realizar y documentar las siguientes pruebas de eficiencia energética de la instalación:

  1. Comprobación del funcionamiento de la instalación en las condiciones de régimen.
  2. Comprobación de la eficiencia energética de los equipos de generación de frío en las condiciones de trabajo.
  3. Comprobación de las temperaturas y saltos térmicos de todos los circuitos de generación en las condiciones de régimen.
  4. Comprobación de que los consumos energéticos se hallan dentro de los márgenes previstos en el proyecto o memoria técnica.

I.T. 3.4.2 Evaluación periódica del rendimiento de los equipos generadores de frío.

Se realizará un análisis y evaluación periódica del rendimiento de los equipos generadores de frío en función de su potencia térmica nominal instalada, midiendo y registrando los valores, de acuerdo con las operaciones y periodicidades indicadas en la tabla siguiente.

Periodicidad de las medidas a realizar a los generadores de frío según su potencia
Medidas de generadores de frío Periodicidad
70 kW < P ≤ 1.000 kW P > 1.000 kW
1. Temperatura del fluido exterior en entrada y salida del evaporador. Cada 3 meses Una vez al principio de la temporada. Cada mes Una vez al principio de la temporada.
2. Temperatura del fluido exterior en entrada y salida del condensador.
3. Pérdida de presión en el evaporador en plantas enfriadas por agua.
4. Pérdida de presión en el condensador en plantas enfriadas por agua.
5. Temperatura y presión de evaporación.
6. Temperatura y presión de condensación.
7. Potencia eléctrica absorbida.
8. Potencia térmica instantánea del generador, como porcentaje de la carga máxima.
9. CEE o COP instantáneo.
10. Caudal de agua en el evaporador.
11. Caudal de agua en el condensador .

I.T. 4.2.2 Inspección de los generadores de frío.

Deben inspeccionarse los de potencia térmica nominal instalada mayor que 12 kW.

I.T. 4.3.2 Periodicidad de las inspecciones de los generadores de frío.

La periodicidad será la que indique el Órgano competente de la Comunidad Autónoma, en función de que su potencia sea inferior o superior a 70 kW.

Todos los generadores de frío utilizados deberán poseer el marcado CE y Declaración de Conformidad.

7.- Riesgos asociados a los equipos generadores de frío.

Caso práctico

Imagen de Marisol, chica joven, rubia, sujetando un portátil cerrado, viste chaqueta gris oscuro, pantalón gris oscuro y jersey negro.

Marisol siempre le sugiere a Estrella que durante la visita a las instalaciones determine los riesgos asociados y en función de estos riesgos use los elementos de protección adecuados.

También le insiste en que la planificación de todas las acciones a realizar puede ayudar a evitar el sufrir un accidente laboral.

Estrella piensa que es un poco pesada con el tema de la seguridad, pero en el fondo le agradece su interés.

Imagen de niño con elementos de protección personal, gafas y casco.

Es importante que antes de realizar ningún tipo de actividad primero examines los riesgos que pueden existir para luego tomar las medidas de seguridad oportunas para evitar los posibles efectos de dichos riesgos.

Riesgos asociados:

  • Asfixia.
  • Hipotermia.
  • Caída de objetos.
  • Caídas al mismo nivel.
  • Incendios y explosiones.
  • Inhalación de vapores y gases.
  • Contactos eléctricos directos e indirectos.
  • Proyección de partículas o fluidos a los ojos.
  • Quemaduras por expulsión de fluidos fríos.
  • Quemaduras por contacto con superficies frías.
  • Cortes, pinchazos y golpes con máquinas, herramientas y materiales.

Elementos de protección individual (EPI):

  • Casco.
  • Guantes de protección, antitérmicos y de aislamiento.
  • Gafas antipartículas.
  • Mascarilla.
  • Calzado antideslizante y aislante.

Elementos de protección colectiva:

  • Extintores.
  • Detectores de fugas de gases.

Debes conocer

En el siguiente enlace puedes encontrar el Real Decreto 552/2019, de 27 de septiembre, por el que se aprueban el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias, no es necesario memorizarlo pero debes consultarlo y saber manejarlo:

Autoevaluación

Relaciona los conceptos de la primera columna con los de la tercera, escribiendo el número asociado a la variable medida en el hueco correspondiente.

Ejercicio de relacionar
Aparato de medida Relación Variable medida
Megger. 1. Temperatura.
Manómetro. 2. Velocidad.
Anemómetro. 3. Resistencia.
Higrómetro. 4. Presión.

Habilitar JavaScript

Anexo.- Licencias de recursos.

Licencias de recursos utilizados en la Unidad de Trabajo.
Recurso (1) Datos del recurso (1) Recurso (2) Datos del recurso (2)
Imagen de Marisol, chica joven, rubia, sujetando un portátil cerrado, viste chaqueta gris oscuro, pantalón gris oscuro y jersey negro.

Autoría: Latinstock.

Licencia: Uso educativo para plataformas públicas de FpaD.

Procedencia: Latinstock.

Imagen de Lorenzo, chico joven, rubio, con los brazos cruzados, gafas, chaqueta negra y bufanda.

Autoría: Latinstock.

Licencia: Uso educativo para plataformas públicas de FpaD.

Procedencia: Latinstock.

Imagen de Estrella, una chica joven, pelo castaño, chaqueta y pantalón negro, escribiendo sobre una carpeta amarilla.

Autoría: Latinstock.

Licencia: Uso educativo para plataformas públicas de FpaD.

Procedencia: Latinstock.

Imagen de un registrador de temperatura y humedad relativa con forma de tambor en el que dos agujas de tinta imprimen los valores mediante gráficas.

Autoría: José Cruz/ABr.

Licencia: CC BY.

Procedencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Umidaderelativa.jpg

Imagen de psicrómetro antiguo con tabla psicrométrica y dos termómetros de mercurio, uno de ellos con trozo de tela para humedecer.

Autoría: Echoray.

Licencia: CC BY SA.

Procedencia: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HygroAnalog.jpg

Imagen de sistema de humidificación mediante pulverización sobre personas.

Autoría: BigAlTaz.

Licencia: CC BY 2.0.

Procedencia: http://www.flickr.com/photos/20654508@N03/2710676492/in/photostream/

Imagen de estatua de hielo de caballero con espada.

Autoría: Roger Blackwell.

Licencia: CC BY 2.0.

Procedencia: http://www.flickr.com/photos/rogerblackwell/4199543381/

Imagen de unidad de tratamiento de aire.

Autoría: Neurotronix.

Licencia: CC BY SA.

Procedencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:UMA_2.JPG

Animación de principio de conservación de la energía en la que cinco bolas metálicas colgadas mediante hilos se transmiten la energía de unas a otras mediante choque elástico haciendo que se muevan las de los extremos.

Autoría: DemonDeLuxe.

Licencia: CC BY SA.

Procedencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Newtons_cradle_animation_book.gif

Esquema de funcionamiento de bomba de calor con evaporador y condensador dotados de válvula de expansión termostática puenteable con válvula uniflujo, filtro, válvula inversora de ciclo de 4 vias, compresor y acumulador de succión.

Autoría: Neurotronix.

Licencia: CC BY SA.

Procedencia: Montaje sobre http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Diagrama_Bomba_de_Calor.jpg

Foto de unidad exterior de climatizador anclada a la pared de un edificio.

Autoría: Ppntori.

Licencia: Dominio público.

Procedencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Outunit_of_heat_pump.jpg

Imagen de ventilador de paso variable.

Autoría: Bobbie4.

Licencia: Dominio público.

Procedencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Joy_Axial_Variable_Pitch_Fan.JPG

Imagen de compresor frigorífico en sala de máquinas.

Autoría: Neurotronix.

Licencia: CC BY SA.

Procedencia: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Compresor_alternativo_R22.jpg

Imagen de agua congelada en forma de estalactitas y estalagmitas.

Autoría: derekkeats.

Licencia: CC BY-SA 2.0.

Procedencia: http://www.flickr.com/photos/dkeats/5388049367/in/photostream/

Imagen de medidor comercial de flujo en tubería.

Autoría: GE Sensing & Inspection Technologies.

Licencia: CC BY-NC-ND 2.0.

Procedencia: http://www.flickr.com/photos/36760597@N08/4437627081/in/photostream

Imagen de aparatos de medida para climatización formado por Medidor electrónico, Mangueras, Multímetro digital, Detector electrónico de fugas de refrigerante, Puente de manómetros, Pinza amperimétrica, Medidor de aislamiento, Sonómetro y Termómetro.

Autoría: aucadenas.

Licencia: CC BY-NC-SA 2.0.

Procedencia: http://www.flickr.com/photos/44021012@N07/5974847384/sizes/m/in/photostream

Imagen de agua cayendo sobre vaso lleno.

Autoría: shioshvili.

Licencia: CC BY-SA 2.0.

Procedencia: http://www.flickr.com/photos/vshioshvili/388221237/in/photostream/

Imagen de niño con elementos de protección personal, gafas y casco.

Autoría: Ben McLeod.

Licencia: CC BY-NC-SA 2.0.

Procedencia: http://www.flickr.com/photos/benmcleod/255745283/