Dirección Xeral de Educación, Formación Profesional e Innovación Educativa Proxecto de innovación. Convocatoria 2014. Memoria final. Resultados do proxecto. Título do proxecto Autores Nome do arquivo Uso do refrixerante R-134a para cámaras de conxelación Mª Belen Villanueba Montoto, Maria Dolores Maroño Buján, Esmeralda Gil Troitiño; Jesús Luís Rodríguez Bernárdez; José Luís de Luís Casares; Fernando Rodríguez Pequeño; Teófilo Neira Franco; Victor Ríos Noya; Mario Marcos Pardo Pérez; César Saá Estévez; Alfonso González Docasar Cámara-conxelación-134a Este proxecto de innovación resultou premiado na Resolución do 20 de xuño de 2014 da Dirección Xeral de Educación, Formación Profesional e Innovación Educativa pola que se conceden os premios para o desenvolvemento de proxectos de innovación tecnolóxica ou científica e proxectos de innovación didáctica no ámbito da Formación Profesional en centros públicos dependentes da Consellería de Cultura, Educación e Ordenación Universitaria (Resolución do 24 de marzo de 2014). Páxina 1 de 21
Índice 1. Memoria xustificativa... 3 1.1 Historia do proxecto. Xustificación... 3 1.2 Relación de participantes... 5 Centro coordinador... 5 Empresas ou entidades participantes... 6 1.3 Actividades realizadas... 7 Centro coordinador. Actividades realizadas.... 7 Empresas ou entidades participantes. Actividades realizadas.... 8 1.4 Avaliación final. Indicadores... 8 Centro coordinador. Plan de avaliación. Indicadores.... 8 1.4.1. Resultados de consumo enerxético acumulado:...9 1.4.2. Resultados sobre o efecto medioambiental das instalacións:...10 1.4.3. Custos da instalación:...11 1.4.4 Posta en marcha...13 1.4.5 Mantemento...13 Empresas e/ou entidades participantes. Plan de avaliación. Indicadores.... 13 1.5 Conclusións. Valoración global do proxecto e previsións de futuro... 14 Respecto ao contraste entre as dúas instalacións:... 14 Respecto a particularidades do proceso técnico desenvolvido:... 14 Liñas futuras de investigación... 15 1.6 Memoria de xustificación económica... 15 2. Resultados do proxecto... 16 2.1 Planos... 16 2.2 Unidades de traballo... 17 2.3 Datos e gráficos... 18 2.4 Fotos... 21 2.5 Videos multimedia... 21 Páxina 2 de 21
1. Memoria xustificativa 1.1 Historia do proxecto. Xustificación Durante o curso 2012-13 no ciclo diúrno de grao medio correspondente ao título de técnico en instalacións frigoríficas e de climatización e no módulo MP0041. Montaxe e mantemento de instalacións frigoríficas industriais; reflexionouse que debido ao impacto medioambiental dos refrixerantes dispoñibles para conxelación e as normativas existentes, o sector tiña un gran problema. O grupo de alumnado meditou partindo dos coñecementos adquiridos e buscando información; que as posibles solucións pasaban polo uso de hidrocarburos ou refrixerantes naturais mentres a industria química non dera unha resposta adecuada ás actuais limitacións. O problema destas solucións e a perigosidade e/ou toxicidade e a complexidade técnica das solucións. Recapacitando en que durante máis dunha década en frigoríficos domésticos e arcóns conxeladores usouse o R-134a, debateuse por que non ao seu uso en instalacións frigoríficas de maior tamaño. Formuláronse solucións técnicas para o seu uso e deseñouse unha posible instalación de conxelación con este refrixerante, que ademais se lle incorporaría un descarche con recuperación de calor para aumentar a eficiencia do equipo. Durante o segundo trimestre do curso comezouse coa montaxe do primeiro prototipo usando material doado por empresas e readaptando para esta aplicación: cambio de aceites, protección dos motores.. Durante o curso 2012-13 paralelamente e nos módulos de ciclos superiores de eficiencia enerxética e enerxía solar térmica a través dos módulos de MP0121. Equipamentos e instalacións térmicas e MP0349. Eficiencia enerxética de instalacións sumáronse a esta experiencia realizando simulacións teóricas do ciclo frigorífico formulando e comprobando os avances na montaxe da instalación. Durante o curso 2013-14 no ciclo diúrno de grao medio correspondente ao título de técnico en instalacións frigoríficas e de climatización e no módulo MP0041. Montaxe e mantemento de instalacións frigoríficas industriais e no ciclo nocturno de grao medio correspondente ao título de técnico en instalacións frigoríficas e de climatización e no módulo MP0036. Máquinas e equipamentos térmicos; púxose en marcha este prototipo de instalación axustándoa para o seu correcto funcionamento e realizando unha serie de medidas que comparadas coas instalacións tradicionais de R-507A montadas durante o curso adiantaban unha mellora neste tipo de cámaras frigoríficas. Este proxecto resultou premiado na Resolución de 20 de xuño de 2014 da Dirección Xeral de Educación, Formación Profesional e Innovación Educativa, pola que se conceden os premios para o desenvolvemento de proxectos de innovación tecnolóxica ou científica e proxectos de innovación didáctica no ámbito da Formación Profesional en centros públicos dependentes da Consellería de Cultura, Educación e Ordenación Universitaria (convocados na Resolución de 24 de marzo de 2014). O proxecto consistiu en montar a par unha instalación para cámara de conxelación que se monta hoxe en día no sector con R-507A e unha cámara de conxelación exactamente igual pero montada cun equipo de R-134a. Aproveitouse a montaxe para comparar sistemas de descarche distintos; no primeiro caso levou un descarche por resistencias eléctricas, montado tradicionalmente nestes equipos, e no segundo caso montouse un descarche por recuperación de calor. Os dous equipos estiveron dando servizo en cámaras xemelgas; con condicións de funcionamento idénticas: mesma rede eléctrica, mesmas temperaturas exteriores, interiores de parada e grazas a un sistema de adquisición de datos análizouse a enerxía consumida por cada equipo así como as variables de temperatura, presións para poder ter Páxina 3 de 21
comparativas. As montaxes aínda que estaban moi avanzadas no mes de Setembro grazas a iniciarse xa fai dous cursos, houbo que refacelas practicamente dende cero por variar totalmente o cadro de control das mesmas; e puxéronse en marcha grazas aos alumnos do ciclo medio de frío e climatización diurno promoción do curso 2014-15 os cales grazas a súa inquietude; se lles adaptou parte das ensinanzas dos curriculums formativos, traballando, durante o primeiro trimestre nestas montaxes e na súa posta en marcha. A par dous alumnos do ciclo superior de eficiencia enerxética realizaron os seus traballos do módulo de proxecto sobre estas instalacións; documentando parte dos resultados ademais da realización dos esquemas eléctricos, frigoríficos e de principio incluidos neste traballo coas súas correspondentes modificacións durante o desenvolvemento real das instalacións. A posta en marcha foi difícil debido a complexidade técnica das montaxes, as novidades empregadas e os defectos en parte dos elementos empregados ao ser reutilizados de outras montaxes realizadas en cursos pasados e que provocaban fallos que houbo que analizar ata dar co problema; pero ao final as cámaras prototipo mantivéronse en funcionamento varios días para poder realizar os axustes finais e detectar posibles problemas; ademais de realizarse as primeiras tomas de datos comparativos que nos proporcionan as conclusións aportadas neste traballo; quedandolle moito xugo por sacar aínda a estas montaxes a nivel comparativo. Actualmente as montaxes están operativas e son obxeto de estudo nos distintos módulos relacionados que se imparten no centro; ademais de estar dispoñibles para mostrar a calquera técnico do sector interesado e que se achegue polas nosas instalacións. Asimesmo estase desenvolvendo un grupo de traballo sobre Adquisición de datos en instalacións de sistemas enerxéticos para sacarlle maior partido ao sistema de adquisición de datos implementado nesta montaxe. Páxina 4 de 21
1.2 Relación de participantes Centro coordinador Centro coordinador: CIFP Valentín Paz Andrade Código de centro 36014568 Coordinador do proxecto Nome Apelidos Enderezo electrónico Especialidade Alfonso González Docasar alf-docasar@edu.xunta.es 205-Sistemas enerxéticos Profesorado participante Nome Apelidos Enderezo electrónico Especialidade Mª Belén Villanueva Villanueva Montoto m.belenvillanuevamontoto@ edu.xunta.es Mario Marcos Pardo Pérez mario.marcospardo@edu.xu nta 125-Sistemas electrot. e automáticos 205-Sistemas enerxéticos María Dolores Maroño Buján, maríabuxan@edu.xunta.es 113-Sistemas enerxéticos Jesús Luís Rodríguez Bernárdez lrbernardez@edu.xunta.es 205-Sistemas enerxéticos Eduardo Giménez Bugarín egimenez@edu.xunta.es 113-Sistemas enerxéticos César Saá Estévez cesarsaa05@edu.xunta.es 113-Sistemas enerxéticos Victor Ríos Noya vrios@edu.xunta.es 113-Sistemas enerxéticos José Luís De Luís Casares luiscasares@edu.xunta.es 205-Sistemas enerxéticos Esmeralda Gil Troitiño giltroitiño@edu.xunta.es 113-Sistemas enerxéticos Teófilo Neira Franco teoneira@edu.xunta.es 205-Sistemas enerxéticos Fernando Rodríguez Pequeño fernandorope@edu.xunta.es 205-Sistemas enerxéticos Agradecementos aos seguintes alumnos sen os cales non sería posible o desenvolvemento deste traballo; sirva esta mención como agradecemento dende o CIFP Valentín Paz Andrade. Curso 2º de ciclo medio de frío e climatización 2012-13: Saúl Martínez González José Núñez Feliz Iván Conde Rodríguez Curso 2º de ciclo medio de frío e climatización 2013-14: Simón Bastos Villamarín Adrián Fernández Álvarez Óscar Guisado Castro Curso 2º de ciclo medio de frío e climatización 2014-15: Jorge Ballesteros Puga Mariano Esteban Calabresi Samuel Fernández Chapela Alberto Gil Alonso Guillermo Iglesias Torres José Carlos Leites Piñeiro Páxina 5 de 21
Kevin Lorenzo Gándara Denís Martínez Lago Diego Puime Pazos Álvaro Vázquez Carrera Curso 2º de ciclo superior de eficiencia enerxética 2014-15: Mª Aurelia Pavón Fernández Javier Vázquez Lorenzo Empresas ou entidades participantes Empresas ou entidades participantes Denominación empresa CIF Persoa de contacto Enderezo electrónico Covigan B27771088 José Luís González Fernández compras@covigan.com Manfrilec B27711399 Alfonso Conde Casal manfrilecvigo@hotmail.com Páxina 6 de 21
1.3 Actividades realizadas Realízase unha relación e descrición das actividades levadas a cabo no proxecto de innovación polo centro e empresas participantes. Centro coordinador. Actividades realizadas. a) Realizouse a documentación das instalacións para o seu montaxe a través dos planos das mesmas: Nº plano Nº de follas Denominación 1 1 Plano de situación e liñas frigoríficas 2 1 Esquema frigorífico cámara de R-134a 3 1 Situación de sondas esquema frigorífico cámara de R-134a 4 1 Esquema sinóptico cámara de R-134a 5 3 Esquema de control eléctrico cámara de R-134a 6 1 Detalles bornas caixas de derivación eléctricas cámara de R-134a 7 1 Esquema frigorífico evap-1 cámara de R-507A 8 1 Situación de sondas esquema frigorífico evap-1 cámara de R-507A 9 1 Esquema frigorífico evap-2 cámara de R-507A 10 1 Situación de sondas esquema frigorífico evap-2 cámara de R-507A 11 1 Esquema sinóptico cámara de R-507A 12 4 Esquema de control eléctrico cámara de R-507A 13 1 Detalles bornas caixas de derivación eléctricas cámara de R-507A 14 1 Sistema de control e supervisión das instalacións frigoríficas 15 2 Esquema cadros auxiliares de control e supervisión b) Realizouse a montaxe e posta en marcha das instalacións por parte do alumnado de 2º ciclo medio de frío e climatización. c) Alumnos do ciclo superior de eficiencia enerxética realizaron o seu módulo de proxecto tomando como referencia estas instalacións. d) Desenvolveronse as seguintes unidades de traballo relacionadas co proxecto: 1.- Efectos medioambientais nas cámaras frigoríficas de conxelación. 2.- Análise de ciclos frigorificos para cámaras frigorificas de conxelación. 3.- Cálculo de cargas térmicas nas cámaras frigoríficas de conxelación. 4.- Cálculo de elementos dos circuitos frigoríficos das cámaras frigoríficas de conxelación. 5.- Cálculo das tubaxes para cámaras frigoríficas de conxelación. 6.- Cálculo das cargas de refrixerante nas cámaras frigoríficas de conxelación. 7.- Esquemas frigoríficos das cámaras frigoríficas de conxelación. 8- Cálculo das seccións eléctricas das cámaras frigoríficas de conxelación. 9.- Esquemas eléctricos das cámaras frigoríficas de conxelación. 10.- Presuposto das cámaras frigoríficas de conxelación. Páxina 7 de 21
Empresas ou entidades participantes. Actividades realizadas. As empresas Covigan e Manfrilec colaborarón das seguintes formas: a) Doaron parte do material de segunda man que dispoñían nas súas instalacións: compresores para a instalación prototipo, condensadores frigoríficos da instalación de R- 134a e das instalacións de R-507A... o cal simplemente houbo que realizarlle pequenas reparacións ou adaptacións no centro; pero que sin o seu aporte sería imposible levar a cabo este proxecto debido aos elevados custos do material no sector da refrixeración. b) Estiveron en contacto co centro a través do profesorado implicado no proxecto aportando suxestións e información práctica. 1.4 Avaliación final. Indicadores Realízase a valoración das diferentes actividades levadas a cabo, mediante os indicadores establecidos no proxecto inicial. Centro coordinador. Plan de avaliación. Indicadores. Neste apartado expóñense os resultados obtidos de ámbalas dúas instalacións con cámara frigorífica de conxelación analizadas. Este é o paso previo a obter conclusións. Exporanse as características básicas das máquinas, nas cales radican as súas principais diferenzas, e despois expóñense diversos tipos de resultados obtidos, non só os referentes ao consumo enerxético das mesmas, e que afectan a este tipo de instalacións industriais. Como características básicas dicir que as dúas instalacións posúen unha potencia térmica de frío 3,21 kw, cunha temperatura de vaporización de -25ºC e unha temperatura de condensación é de 40ºC. A primeira carga refrixerante R507A. Esta instalación realiza un ciclo frigorífico de compresión mecánica simple, ou de simple etapa, é dicir, de un só chanzo de compresión. O sistema de desxeo é eléctrico. A segunda instalación realiza un ciclo de refrixeración mecánica en dobre etapa ou de dous chanzos de compresión, empregando como refrixerante R-134a. O desxeo é realizado Páxina 8 de 21
mediante recuperación de calor por gas quente. O resultados que se expoñen abranguen os seguintes campos: Resultados de consumo enerxético acumulado. Resultados sobre implicacións do efecto medioambiental que as instalacións xeneran. Resultados de custos das instalacións. Resultados sobre axustes e características da posta en marcha das instalacións. Resultados da análise de mantemento durante la vida útil das instalacións. 1.4.1. Resultados de consumo enerxético acumulado: Partimos da potencia de carga térmica de 3,21kW establecida para un tempo de funcionamento diario de 19h. Respecto á valoración enerxética real, os resultados enerxéticos obtidos refírense a consumos enerxéticos acumulados. En unidades de traballo anteriores determinouse de xeito teórico os rendementos dos ciclos. É nestas análises teóricas onde unha máquina de dobre etapa con R-134a mostra beneficios enerxéticos fronte unha máquina de R-507a. Para a máquina frigorífica de dobre etapa con R-134a nas condicións de traballo mostradas ofreceu un COP R-134a =2,61; mentres que o rendemento en ciclo simple con R-507A obtido foi de COP R-507A =1,61. Estes serán os rendementos das plantas frigoríficas para o cálculo de consumos; e aínda que teríamos que ter en conta os consumos auxiliares; ventiladores de condensador e evaporador; nesta comparativa como serían practicamente iguais nas dúas instalacións non inflúe e ademais queda compensado, a nivel enerxético, no 10% de sobredimensionar de carga térmica. Na instalación de R-507A instalase un sistema de desxeo tradicional: eléctrico; o evaporador seleccionado incorpora unhas resistencias de 4,4KW; establecemos 6 desxeos ao día de 20 minutos cada un co que nos sae 2 horas de desxeo ao día cunha enerxía consumida a sumar a enerxía consumida durante as 19 horas de funcionamento do equipo frigorífico ao día. Ben é certo que a análise foi feita para dezanove horas, polo que o cálculo acumulado debería ser feito só para este número de horas. Aínda así, extrapólase ao ano completo,o cal non desvirtúa o resultado para as dezanove horas. E E E P t P t Anual 507 Frig Dexeo Frig Anual Frig Dexeo Anual Dexeo Sustituindo valores: 3,21kW h d h d E Anual 507 (19 365 ) 4,4 kw(2 365 ) 17, 039 1,61 d a d a E 3,21kW h d (19 365 ) 1,61 d a Anual 507 RQ 13, 492 kwh a kwh a No caso da instalación de R-134a incorporaremos desxeo con recuperación de calor; co que o desxeo prodúcese dentro das 19 h de funcionamento do circuíto frigorífico e o desxeo non consume enerxía extra. Páxina 9 de 21
E Anual 134 E Frig P Frig t Fríg Substituíndo valores: 3,21kW h d E Anual 134 (19 365 ) 8, 529 2,61 d a kwh a kwh 8,529 EAnual 134 100 a 100 50,06 % E kwh Anual 507 17,039 a kwh 8,529 EAnual 134 100 a 100 63,21% E kwh Anual 507 RQ 13,492 a Comparando os resultados vemos que a instalación de R-134a anticipa un consumo un 49,9% menos de enerxía que a instalación de R-507A. 1.4.2. Resultados sobre o efecto medioambiental das instalacións: Os valores de impacto sobre muda climática global, son os referidos ao de contribución ao efecto invernadoiro. Estes valores, para o R-134a e para o R-507A son obtidos do IF2 do RSF. Pódese establecer que unha instalación do tipo das analizadas posúe, perfectamente, unha vida útil de 15 anos. Dada a actual normativa sobre instalacións frigoríficas en vigor dende 2011, e levando a cabo un cumprimento razoable da mesma, pódese establecer unha porcentaxe de recuperación de refrixerante no desmantelamento das instalacións frigoríficas, unha vez rematada a súa vida útil, dun 95%. O R-507a é un refrixerante de media presión, mentres que R-134a é un refrixerante de baixa presión. Para as mesmas condicións climáticas de condensación e para a mesma temperatura de cámara frigorífica, as presións de traballo do R-134a son da orde da metade das que posúe a máquina traballando co R-507a. Está establecido que as fugas de refrixerante son proporcionais ás presións de traballo do interior do circuíto. En base a este proceder experimental do uso destas instalacións, pódese establecer que as perdas por fugas do circuíto do R-134a serán da orde do 50% das perdas que posúa o circuíto de R-507A. Para a instalación de R-507A estímanse unhas perdas por fugas de ao redor do 12% da carga total; polo que na instalación de R-134a poderanse establecer unhas perdas por fugas de ao redor do 6%. O factor "β" de equivalente de produción de CO 2 por kwh eléctrico consumido, será tomado o do ano 2013 na península, de valor: 0,241 kgco 2 /kwh. A carga de refrixerante de R- 134a é de 4,44 kg. Na instalación de R-507A a carga é de 4,20 kg. Aplicando a fórmula do TEWI: TEWI L n PCA m PCA 1 Re n E cuperación Anual Páxina 10 de 21
Simple etapa: R-507A (Dex. Elect) 4,2 Dobre etapa: R-134a (Dex. Recup) Carga [kg] PCA 100 % Fugas % Recup EER / COP Enerxía Cons Sumando Sumando Sumando [TEWI / kg CO2] [kwh/a] por fugas por desmant por consumo 3260 12 95 1,61 17038,93 24645,6 684,6 61595,72 86.926 4,44 1300 6 95 2,61 8529,25 5194,8 288,6 30833,25 36.317 Respecto ao impacto medio ambiental sobre a muda climática obsérvase que os resultados amosan que a instalación de R-134a presenta unhas emisións de CO2 á atmosfera dun 58,2% menos que a instalación de R-507A. O impacto é proporcional ás emisións de dióxido de carbono, polo que a menor porcentaxe no impacto é a mesma que a das emisións. 1.4.3. Custos da instalación: A valoración de custo require de valorar dous aspectos, os custos de funcionamento e os custos dos equipos e da montaxe. Esta valoración de custos non pretende ir máis alá do que é obter os valores monetarios equivalente de cada unha das instalacións. É dicir, non procurar valorar os posibles prazos de amortización da instalación. 1.4.3.1. Custos de funcionamento Os custos de funcionamento están afectados de dous aspectos, o de consumo e o de mantemento, pero ao ser dúas instalacións practicamente iguais, os custos de mantemento veñen ser os emesmo polo que non é relevante entrar neles dado o enfoque do presente traballo. Pártese, entón, de que a diferenza entre os dous tipos de instalacións vai estar só na enerxía consumida ao final do ano. A factura eléctrica de partida vai ser de 3.0 A, por ser a máis estendida entre as pequenas empresas. Asemade o tempo de funcionamento medio entre os tres tramos horarios deste tipo de facturación (Período 1=4h, Período 2=12h e Período 3=8h); co que atoparase o custo medio proporcional ao custo en cada tramo horario: Tarifa 3.0A Período 1 Período 2 Período 3 Enerxía ( /kw*h) 0,165383 0,130022 0,089085 Prezos da tarifa eléctrica 3,0 A (Datos ENDESA a 1 de novembro de 2014) Custo Medio [ kwh], IVE inc. (0,165383 0,16) (0,130022 0,5) (0,089085 0,34) 1,21 0,14733 kwh Suporase un custo do kwh, incluído o IVE, de 0,14733 Euro; correspondente á factura 3.0A e co que: con- Enerxía sumida [kwh/a] Páxina 11 de 21 Custo kwh (IVE inc.) Custo Anual Tradicional R-507A (Dex. Elect) 17.038,93 2.510 0,14733 Dobre etapa R-134a (Dex. Recup.) 8.529,25 1.257 [ ]
Observando os resultados detéctase que a instalación de R-134a presenta un aforro nos custos de funcionamento da orde do 50% fronte á instalación de R-507A. Os datos do aforro económico son de 1.253 anuais que, tendo presente a vida útil estimada previa da instalación de 15 anos, equivale a un aforro económico no período de vida de 18.795. 1.4.3.2. Custos de montaxe Tomando os datos calculados en unidades de traballo anteriores pódense integrar na seguinte táboa: Materiais [ ] Man de obra [ ] Total [ ] Inst.R-507A 10.297 6.413 16.710 Inst.R-134a 13.283 7.018 20.301 Custo inicial da instalación. Contrastando a diferenza, que resulta ser de 3.591 máis cara a instalación R-134a que a de R-507A. Ou sexa un 17,7% de aforro co montaxe tradicional sobre o montaxe en dobre etapa proposto. O sistema de supervisión e adquisición de datos segundo unidades de traballo anteriores supón un incremento no custo total dun 20%. 1.4.3.3 Comparativa de custos Reordenando datos e facendo o suposto que durante os próximos 15 anos o prezo da enerxía eléctrica mantivérase constante, obtéñense as seguintes cifras de custos: Custos de montaxe instalación de R-507A = 16.710 Custos de montaxe instalación de R-134a= 20.301 Custos de montaxe supervisión instalación de R-134a= 4.979 Custos de funcionamento anuais instalación de R-507A= 2.510 Custos de funcionamento anuais instalación de R-134a= 1.257 Custos funcionamento 15 anos instalación R-507A= 37.650 Costos funcionamento 15 anos instalación R-134a= 18.855 O obtido até o de agora permite dicir que: A montaxe da instalación de R-134a sobre a de R-507A representa un sobre custe de 3.591 que, tendo en conta o aforro anual de custes de funcionamento entre os dous tipos de instalacións é de 1.253 ; amortizaríase en menos de 3 años; de xeito máis concreto en 2 años y 10 meses. A incorporación do sistema de supervisión e adquisición de datos supón un medre nos custos de instalación dun 20%; pero permitiría, ter controlada a eficiencia enerxética da planta en todo intre e con históricos dos consumos o cal faría máis doadas as labores de mantemento durante a vida útil da instalación. Non se debe tentar establecer tempos de amortización desta parte xa que, sexa o tipo que sexa de instalación frigorífica, o sistema de supervisión sempre é aconsellable na procura buscar, como principal obxectivo, a vixía de que os custos de funcionamento estean controlados. Páxina 12 de 21
1.4.4 Posta en marcha As labores da posta en marcha serán as mesmas tal como están especificadas nas unidades de traballo deste mesmo proxecto, ca diferenza de que as probas de presións poderían ser un 55% de menor valor para o R-134a fronte ao R-507A. Cabe salientar o maior tamaño das tubaxes de aspiración na instalación de R-134a sobre a instalación de R-507A como se aprecia na unidade de traballo adicada ás tubaxes neste proxecto. Un proceso fundamental na posta en marcha de instalacións frigoríficas é a toma de datos de funcionamento ou folla de posta en marcha. Neste documento débense reflectir presións, temperaturas, consumos. que se consideren datos clave ou fundamentais para a interpretación do funcionamento da instalación ou para a detección futura de anomalías sobre a mesma. Neste proxecto, ó contar cun sistema de adquisición de datos; os valores fican reflectidos nas bases de datos correspondentes e, neste caso adxuntos, ó proxecto. 1.4.5 Mantemento Calquera instalación frigorífica precisa unhas labouras de mantemento con dous obxectivos: Manter a eficiencia de la planta en rangos aceptables. Previr o deterioro dos seus compoñentes. Para manter a eficiencia de la planta, o sistema de supervisión e adquisición de datos permite un control a distancia, sen necesidade de desprazamento á instalación por parte de la empresa encargada do mantemento, o cal permite, incluso, aforrar custes de non doada valoración. Nun mantemento deste tipo de instalacións, a base é ter uns datos fiables e en cantidade suficiente da posta en marcha ao longo de anos sucesivos, para poder, nos seguintes anos de funcionamento, dispor de información comparada que servan para detectar variacións debidas no funcionamento da instalación e, polo tanto, detectar avarías ou fallos que afectarían á eficiencia, e incluso á parada da máquina. O mantemento de calquera dos dous sistemas prantexados neste proxecto é o mesmo coa diferenza de que no caso da instalación montada con R-134a as probabilidades de fugas diminúen ó traballar a un 50% menos de presión e o deterioro dos compresores é menor ao traballar cunha relación de compresión menor que no caso da instalación de R-507A. Asemade, as instalacións estiveron funcionando de xeito simultáneo en distintas condicións; incluso forzando a situacións extremas no caso da dobre etapa de R-134a respondendo de xeito eficaz ás expectativas. Empresas e/ou entidades participantes. Plan de avaliación. Indicadores. As empresas Covigan e Manfrilec doaron parte do material de segunda man que dispoñían nas súas instalacións: compresores, condensadores, valvulería... e estiveron en contacto co centro a través do profesorado implicado no proxecto aportando suxestións e información práctica. Páxina 13 de 21
1.5 Conclusións. Valoración global do proxecto e previsións de futuro De todo o proceso desenvolvido así como dos datos obtidos, pódense obter unha sucesión de conclusións relevantes respecto a diferentes aspectos do traballo proposto: Respecto ao contraste entre as dúas instalacións: A eficiencia enerxética da máquina de compresión en dobre etapa de R-134a móstrase sempre maior cá da máquina de R-507a tradicional de simple etapa. Con sistema de desxeo por recuperación: TEORICAMENTE un 50% mellor, e co mesmo sistema de desxeo un 37% mellor. Valor TEWI de impacto medioambiental de muda climática é na instalación de dobre etapa de R-134a do 42% do da instalación de R-507A tradicional de simple etapa. Custo anual de enerxía consumida pola máquina en dobre etapa de R-134a é TEORICAMENTE o 50% do consumido pola máquina de R-507A tradicional de simple etapa. Custo da instalación en dobre etapa de R-134a é un 21% maior que na instalación de R-507A tradicional de simple etapa. Respecto a particularidades do proceso técnico desenvolvido: As sondas de humidade dentro das cámaras non son fiables pola baixa temperatura do interior das mesmas. Os valores de temperatura medidos á entrada e saída dos vaporizadores, arroxan valores idénticos dentro da precisión dos sensores; debido ao limitado tamaño dos recintos e as altas velocidades do aire no seu interior. A enerxía consumida polos compresores da instalación en dobre etapa do R-134a é máis elevado do previsto. Se conclúe que isto é debido a que estes compresores posúen motores eléctricos sobredimensionados para a aplicación (orixinalmete son compresores preparados para instalacións de R-22), contribuindo en exceso as perdas enerxéticas eléctricas. Esta conclusión é obtida, analizando os datos adxuntos de 23h de funcionamento, polo baixo valor do factor de potencia nesta instalación (factor de potencia instalación R-134a=0,4 frente a factor de potencia instalación de R-507A=0,7), polo que, con toda seguridade, as diferenzas de consumo e de eficiencia que dan vantaxe competitiva da máquina de dobre etapa de R-134a fronte a de R-507A tradicional de simple etapa, aínda deberían ser maiores cas obtidas se as potencias eléctricas dos motores estiveran correctamente adaptadas. Os valores obtidos, analizando os datos adxuntos de 23h de funcionamento, son que a instalación de R-134a consumiu 37kWh fronte a instalación de R-134a que consumiu 43kWh. Analizando os resultados vese que ao existir unha parcialización de potencia do 50% na instalación de R-507A esto tamén contribuiu a menor consumo final por estar practicamente o 50% das 23h arrancada esa cámara co 50% de potencia frigorífica; o que tamén contribuiu a unha maior inestabilidade na temperatura interior na cámara de R-507A. Páxina 14 de 21
Levando a gráficos os valores acadados de temperatura interior de cámara apreciase unha maior estabilidade de temperatura ao usar o descarche por recuperación de calor fronte o descarche por resistencias eléctricas na cámara de R-507A. Liñas futuras de investigación Pasan por dous camiños ben diferenciados: a) Mellora da propia instalación incorporando unha parcialización na montaxe de R-134a que lle permita mellorar o consumo non tendo simplemente funcionamento o 100% o cal provoca maior número de arrancadas-paradas co aumento conseguinte de consumos. Hai posibilidade de obtención de moitas máis variables e de xeito máis fiable ( en moitos casos simplemento facendo un estudo de reubicación de sondas), e sobre todo, máis versátil, é dicir, a mellora deste banco experimental de xeito que medre a súa capacidade para analizar multiplicidade de situacións diferentes. b) O segundo é proxectar diferentes camiños de experimentación. Dentro da multiplicidade de liñas de investigación que hai na tecnoloxía do frío e dadas as particularidades e limitacións dun centro integrado de formación profesional, que aínda tendo capacidade de investigación,está bastante alonxada das posibilidades que poidan ter centros específicos desta actividade como poidan ser universidades ou empresas con capacidade de investigación e fondos económicos para protexer as innovacións, postúlanse dúas vías plausibles de traballo de investigación e de innovación no eido do frío no noso contexto educativo, como son: I. Análise comparada de diferentes tipos de circuítos traballando co mesmo refrixerante, de xeito que, aínda resultando circuítos máis complexos, poidan ofrecer vantaxes dende o punto de vista da mellora da eficiencia enerxética e polo tanto da baixada dos consumos enerxéticos para cumprir unha fin concreta. II. Análise do comportamento de diferentes tipos de refrixerantes, novos no mercado ou xa existentes, traballando no mesmo tipo de circuíto e baixo as mesmas situacións climáticas, a fin de clasificar a súas performances dependendo do contexto no que traballen. 1.6 Memoria de xustificación económica Na seguinte ligazón Xustificación económica accedese ao documento no que se xustifica os gastos xerais do proxecto; que resumidamente empregaronse en 3 liñas: Adquisición de parte do material específico para as montaxes. Material necesario para o sistema de adquisición de datos. Instrumentación de medición específica. Páxina 15 de 21
2. Resultados do proxecto 2.1 Planos Mediante os seguintes enlaces podese acceder aos planos xerados para a montaxe das instalacións relacionadas co proxecto: Nº plano Nº de follas Denominación 1 1 Plano de situación e liñas frigoríficas 2 1 Esquema frigorífico cámara de R-134a 3 1 Situación de sondas esquema frigorífico cámara de R-134a 4 1 Esquema sinóptico cámara de R-134a 5 1/3 Esquema de control eléctrico cámara de R-134a 5 2/3 Esquema de control eléctrico cámara de R-134a 5 3/3 Esquema de control eléctrico cámara de R-134a 6 1 Detalles bornas caixas de derivación eléctricas cámara de R-134a 7 1 Esquema frigorífico evap-1 cámara de R-507A 8 1 Situación de sondas esquema frigorífico evap-1 cámara de R-507A 9 1 Esquema frigorífico evap-2 cámara de R-507A 10 1 Situación de sondas esquema frigorífico evap-2 cámara de R-507A 11 1 Esquema sinóptico cámara de R-507A 12 1/4 Esquema de control eléctrico cámara de R-507A 12 2/4 Esquema de control eléctrico cámara de R-507A 12 3/4 Esquema de control eléctrico cámara de R-507A 12 4/4 Esquema de control eléctrico cámara de R-507A 13 1 Detalles bornas caixas de derivación eléctricas cámara de R-507A 14 1 Sistema de control e supervisión das instalacións frigoríficas 15 1/2 Esquema cadros auxiliares de control e supervisión 15 2/2 Esquema cadros auxiliares de control e supervisión Páxina 16 de 21
2.2 Unidades de traballo Mediante os seguintes enlaces pódese acceder ás unidades de traballo xeradas por este proxecto: 1.- Efectos medioambientais nas cámaras frigoríficas de conxelación. 2.- Análise de ciclos frigorificos para cámaras frigoríficas de conxelación. 3.- Cálculo de cargas térmicas nas cámaras frigoríficas de conxelación. 4.- Cálculo de elementos dos circuitos frigoríficos das cámaras frigoríficas de conxelación. 5.- Cálculo das tubaxes para cámaras frigoríficas de conxelación. 6.- Cálculo das cargas de refrixerante nas cámaras frigoríficas de conxelación. 7.- Esquemas frigoríficos das cámaras frigoríficas de conxelación. 8.- Cálculo das seccións eléctricas das cámaras frigoríficas de conxelación. 9.- Esquemas eléctricos das cámaras frigoríficas de conxelación. 10.- Presuposto das cámaras frigoríficas de conxelación. Páxina 17 de 21
2.3 Datos e gráficos Mediante o sistema de adquisición de datos implementado tómanse datos durante un período de 23h ininterrumpidamente do 3 de Febreiro ao 4 de Febreiro; os cales forman parte da documentación final deste proxecto mediante o seguinte enlace datos proxecto. A continuación mostranse algúns gráficos de distintas variables da instalación durante este período de funcionamento e sácanse conclusións deles: Temperatura producto cámara de R-134a Temperatura exterior Páxina 18 de 21
Temperatura cámara de R-134a Temperatura cámara de R-507A Páxina 19 de 21
Enerxía activa cámara de R-507A As conclusións sacadas da análise dos anteriores gráficos son: 1. No gráfico de temperatura de produto apreciase perfectamente a carga latente de conxelación (período de temperatura a 0ºC) do producto que neste caso eran 25 kg de auga a enfriar dende temperatura ambiente. 2. Debido aos sistemas de control de condensación das instalación que se encontraban en marcha durante o período de medicións; as variacións de temperatura exterior non inflúe en variacións de temperatura nas cámaras. 3. Levando a gráficos os valores acadados de temperatura interior de cámaras apréciase unha maior estabilidade de temperatura ao usar o descarche por recuperación de calor na cámara de R-134a fronte ao descarche por resistencias eléctricas na cámara de R-507A. 4. Analizando os resultados vese que o existir unha parcialización de potencia do 50% na instalación de R-507A provoca menos ciclos paro-arranque; esto contribuiu a un menor consumo final por estar practicamente o 50% das 23h arrancada esa cámara co 50% de potencia frigorífica. Páxina 20 de 21
2.4 Fotos Mediante os seguintes enlaces accédese as fotos capturadas da instalación: 1-Vista xeral unidades 2-Vista xeral cadros 134a-507 3-Condensadores instalación 4-Condensadores instalación detalle tubaxes 5-Condensadores instalación detalle paso tubaxes 6-Unidades 507A vista xeral 8-Cadros de control 507 vista xeral 9- Cadros de control 507 porta cadro 1 10- Cadros de control 507 porta cadro 2 11- Cadros de control 507 detalle porta cadro 1 12-Cadros de control 507 interior cadro 1 13-Cadros de control 507 interior cadro 2 14- Unidade 507 vista lateral. 15- Unidade 134a vista frontal 16- Unidade 134a vista lateral 17- Unidade 134a cadro de control detalle porta 18- Unidade 134a cadro de control interior 19- Cadro de supervisión 507 20- Cadro de supervisión 507 vista 2 21- Cadro de supervisión 507 vista interior 1 22- Cadro de supervisión 507 vista interior 2 23- Cadro de supervisión 134 24- Cadro de supervisión 134 vista interior 1 25- Cadro de supervisión 134 vista interior 2 26- Interior cámara 134 27- Interior cámara 507 28- Unidade 134 fora de axuste 2.5 Videos multimedia Mediante os seguintes enlaces accédese aos vídeos multimedia feitos sobre esta instalación: Vídeo da instalación. Video presentación módulo de proxecto dos alumnos de ciclo superior. Vídeo do sistema de adquisición. Páxina 21 de 21