4.6 AHORRO DE ENERGIA PARA

GENERADORES DE ACEITE TERMICO

• El aceite térmico es la alternativa tecnológica más apropiada para todo tipo de industria donde se precise del calentamiento indirecto, ya que no exige un nivel alto de mantenimiento como sucede con las calderas de vapor. Se trata de equipos que trabajan sin presión y sin agua, lo que evita gran parte de la problemática del vapor: fugas, corrosiones, tratamiento de agua, etc., y que conllevan, consiguientemente, un elevado grado de mantenimiento. Además, la durabilidad de los equipos y las instalaciones es prácticamente ilimitada, pudiéndose aplicar en todo tipo de sectores: químico, petroquímico, alimentario, hotelero, hospitalario, automoción, plástico, farmacéutico…

• Originalmente los primeros procesos que usaron aceite térmico fueron aquellos que requerían elevadas temperaturas de calentamiento. Dicho de otro modo, aquellos procesos donde la aplicación del vapor no representaba una alternativa cómoda. De esta forma, fueron ganado terreno las calderas de aceite térmico, dado que a ese nivel de temperaturas - por tratarse de equipos sin presión (o con la presión de la bomba de recirculación, pero en general a unos 3 bar)- representaban una opción más simple y más económica.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Los Generadores de aceite térmico son calentadores tipo serpentín de múltiples pasos suministradores de funcionamiento de alta eficiencia.

El fluido térmico circula en un serpentín calentado por la llama del quemador y esto produce los gases de combustión, luego es distribuido por una red de baja presión a varios usuarios de calor. Sobre el circuito de retorno, un vaso de expansión/desgasificador, atmosférico o cubierto con gas inerte, asegura la eliminación de aire de entrada, vapor y fracciones de luz antes de que el fluido térmico vuelva a entrar al calentador.

 

AHORRO DE COMBUSTIBLE • Otro de los factores que contribuyen a la irrupción de las

calderas de aceite térmico es el ahorro de combustible.  tanto los diseños como las técnicas de fabricación se han ido optimizando y los rendimientos son ya muy difícilmente mejorables. En este sentido, los rendimientos en una caldera de aceite térmico son muy similares a los que se pueden conseguir en una caldera de vapor. Esto es entre un 87 y un 90 % habitualmente y en función de las temperaturas de trabajo. Sin embargo, la diferencia fundamental radica en gran parte en la termodinámica misma de ambos sistemas de calentamiento. Por una parte, el fluido térmico es un circuito cerrado y los valores mencionados de rendimiento deben considerarse como netos para todo el circuito.

• Esto es, de cada 100 partes consumidas de combustible unas 89 se aprovechan íntegramente en calentar el proceso. Solamente habría que añadir un 0,1% aproximado por pérdidas al ambiente a través del aislamiento térmico de caldera y tuberías. No obstante, en una instalación de vapor las pérdidas energéticas involuntarias son notablemente superiores. 

• Además de este ahorro económico puramente en términos de combustible, habitualmente se da otro mucho más significativo en términos de mantenimiento. Una vez instalados, los circuitos de aceite térmico requieren atenciones mínimas y, si bien es cierto que la longevidad del fluido no es eterna y que se recomienda su sustitución pasados unos 10 ó 12 años, el coste del aceite repercutido en ese período es muy inferior al simple coste que supone al agua de alimentación de una caldera de vapor en ese espacio de tiempo.

Principales beneficios

• En resumen, las ventajas que la tecnología del aceite térmico está aportando en este momento a todo tipo de industrias, las más recientes la del sector auxiliar de la automoción (fabricación de techos de automóviles) y alimentación son: Seguridad por ausencia de corrientes circulantes en los platos típicas de las resistencias eléctricas.

• Economía por término medio de un 20% en términos de combustible, Gracias a la recirculación de aceite térmico se consiguen precisiones de temperatura de + - 1º C a lo largo de toda la superficie de calentamiento.

• Mantenimiento extremadamente bajo por tratarse de un sistema centralizado de calentamiento.

• Calidad en el producto final, debido fundamentalmente a la uniformidad de temperaturas en toda la superficie de calefacción.

4.7 AHORRO DE ENERGIA PARA

TORRES DE ENFRIAMENTO

QUE ES UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

• Son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas utilizada en plantas de energía, refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales• Su principal funcionamiento es reducir la temperatura

de el liquido refrigerante “como agua” que utiliza la maquinaria • Su funcionamiento básico es pulverizar el liquido para

poder enfriar el liquido refrigerante mas rápido

CUANTOS TIPOS DE ENFRIAMIENTO EXISTEN

Existen tres tipos de torres de refrigeración: • Tiro natural, que utiliza una chimenea alta. • Tiro inducido, en el que el ventilador se coloca en la

parte superior de la torre (impulsan el aire creando un pequeño vacío en el interior de la torre). • Tiro mecánico (o tiro forzado), que utiliza la potencia de

motores de ventilación para impulsar el aire a la torre (colocándose en la base).

ASPERSORESVENTILADOR

TORRE DEENFRIAMIENTO

PANEL DERRELLENO

RECOMENDACIONES OPERATIVAS PARA AHORRO DE AGUA Y ENERGIA 1. Tener la torre al 100% de capacidad Torres cortas de capacidad producen:• Menor producción. Los intercambiadores que sirven las

torres requieren mayor área (que no tienen) y el producto enfriado o se pierde por evaporación o se requiere reducir la capacidad de la planta.• En plantas eléctricas se produce menor generación al

aumentar el vacío.

2. Al no enfriar suficientemente la torre el operador agrega bombas para compensar la falta de enfriamiento. Esto produce que la torre opera mas deficientemente aun y el resultado de esta acción es mínimo, teniendo así:

• Mayor consumo de energía. • Mayor consumo de agua• Mayor consumo de químicos

3. Teniendo la torre al 100%, se pueden establecerMedidas de ahorro de energía como: • Instalar variadores de temperatura para controlar las

rpm de los ventiladores y consecuentemente el consumo de energía.

4. Medidas para ahorro de agua o liquido refrigerante:En una torre el agua se pierde de 3 formasA. Evaporación: siendo el proceso, enfriamiento evaporativo, para

enfriar se requiere evaporar parte del agua recirculada ( de 2-3% dependiendo del rango de enfriamiento o en forma gruesa 1%7 10 °f de rango). Por esta razón la única forma de ahorrar parcialmente agua es instalar antes de la torre un intercambiador de calor enfriado por aire (solo aire) y bajar parte del rango con aire.

B. Arrastre: aunque esta perdida es baja, entre 0.002% y 0.2% dependiendo del tipo de eliminadores de arrastre, la única forma de evitar o reducir esta perdida es teniendo instalados y en buen estado.

C. Purga continua: el agua recirculada se va concentrando en sales y dependiendo del tratamiento recibido y por lo tanto del numero de ciclos de concentracion, reducir esta perdida

PERDIDA DEL AGUA = EVAPORACION + ARRASTRE + PURGA

4.8 AHORRO DE ENERGIA PARA

COMPRESORES DE REFRIGERACION

• El ahorro en instalaciones frigoríficas se enfoca en los métodos que se aportan para producir una cantidad de frío con el menor gasto posible.• “El diseño de un sistema de refrigeración puede

considerar diferentes métodos integrados para dar una solución técnica apropiada”. • “Siempre se debe buscar la protección del ambiente y el

ahorro energético”.

• El compresor tiene dos funciones en el ciclo de refrigeración: en primer lugar succiona el vapor refrigerante y reduce la presión en el evaporador a un punto en el que puede ser mantenida la temperatura de evaporación deseada.• En segundo lugar, el compresor eleva la presión del

vapor refrigerante a un nivel lo suficientemente alto, de modo que la temperatura de saturación sea superior a la temperatura del medio enfriante disponible para la condensación del vapor refrigerante.

• Energia consumida en un sistema de refrigeración

Como reducir el consumo de energía eléctrica.

La necesidad de enfriar una vivienda conlleva un consumo de electricidad, de ahí la importancia de mejorar el uso que hacemos de ellos, para conseguir la mayor eficiencia y lograr de este modo reducir nuestro consumo. Si queremos ahorrar en la calefacción debemos tener en cuenta una serie de aspectos de "pequeña inversión" que van más allá de ponerla en funcionamiento más o menos horas:Instalación de dispositivos y apoyos • Instalar dispositivos de control y regulación de los equipos y sistemas de

refrigeración facilitan el ahorro de energía. Podemos conocer consumos, realizar un control y encendido de equipos de manera remota, etc.

• Instalar ventiladores en ciertas zonas, puede resultar más económico y la inversión es pequeña.

• Instalar deshumidificadores en ambientes con alta humedad para reducir la sensación de calor.

Mantenimiento de los equipos• Realizar un mantenimiento periódico de los equipos. Es

importante un mantenimiento periódico de filtros y conducciones.

Posibles fuentes de energía de la vivienda• Dependiendo de la fuente energética que emplean para

enfriar el agua, los hay eléctricos y los que usan gas natural. Estos últimos consumen menos energía.

Criterios ecológicos y de seguridad• Una alternativa ecológica son los sistemas de "frío solar"

que aprovechan el calor del sol para enfriar un entorno. En cuanto a la seguridad, todos los sistemas que requieren almacenar algún tipo de combustible necesitan un mantenimiento más riguroso.

Acciones para el uso racional de energía• Ubicar los equipos en el lugar más fresco del inmueble• No exponerlos a los rayos del Sol• Colocar el termostato en posición mínima o media, pues si está en

posición máxima se consume aproximadamente 50 por ciento más energía• No olvidar que el consumo energético de un refrigerador se incrementa

con el número y la duración de la apertura de la puerta (en el caso de congeladores deben limitarse aún más las aperturas)• Si no se cuenta con dispositivo automático de deshielo, es conveniente

evitar la acumulación del hielo (espesor menor de 5 mm) sobre la pared interna, pues ésta incrementa el consumo de energía y reduce el tiempo de vida del equipo• Asegurar que la puerta esté bien cerrada y los empaques estén en buen

estado; el aislamiento térmico es muy importante• Evitar la formación de polvo en el condensador (limpiar la parte posterior)

Puntos clave para el ahorro• Necesidades frigoríficas• Diseño• Ajuste• MantenimientoPara reducir el gran porcentaje de energía que consume un equipo de refrigeración, el Departamento Técnico de Refrigeración Europeo sugiere actuar fundamentalmente sobre estos cuatro puntos:• Necesidades frigoríficas: En esta fase de planificación se detallan los

factores que afectan al diseño previo de la instalación frigorífica, como la eficiencia del mobiliario frigorífico, el aislamiento de las cámaras, la distancia entre los puntos por refrigerar y la zona de producción o la ubicación de la instalación (datos climáticos, posibilidades de condensación, necesidades de climatización del local, etcétera).

• Diseño de la instalación frigorífica: El diseño se debe realizar teniendo en cuenta los datos de partida de las necesidades frigoríficas, la normativa vigente y las limitaciones económicas. Además de su eficiencia energética, en la elección del tipo de instalación se debe dar solución a las siguientes necesidades:

Facilidad de mantenimiento Mínimo riesgo de averías

Condiciones de frío requeridas Economía de la implantaciónPlazos de amortización de la

instalación Expansión seca

Servicios individuales Servicios centralizados

Sistemas inundados Bombeo/gravedad

Sistemas indirectos Compresión centralizada o diferenciada

Variantes de bombeo Sistemas mixtos (frío-clima)

Recuperación de calor

• Elección de los componentes: Una vez elegido el tipo de instalación se debe procurar que sea lo más eficiente posible. Para ello se deben seleccionar de forma adecuada todos los componentes de la instalación, haciendo un esfuerzo técnico económico mayor cuanto mayor consumo de energía presente dicho componente. Para la correcta elección los elementos que componen la instalación se selecciona y calcula de forma óptima para las condiciones de trabajo en las que van a funcionar.

• Ajuste de la instalación frigoríficaPara completar la instalación frigorífica y una vez ejecutada según los parámetros de diseño, se deben realizar ajustes para conseguir un óptimo rendimiento y así cumplir las expectativas de ahorro estimadas. Los parámetros de ajuste más usuales serán:•   Sets de evaporación•   Sets de condensación•   Recalentamiento adecuado•   Sub-enfriamiento de líquido•   Número de arranques y paradas de compresores•   Duración de los arranques y paradas de los compresores•   Temporizaciones•   Ajuste de los variadores de velocidad

• Elementos que deben analizarse con cuidado•  El dimensionamiento, los recorridos y la distribución de tuberías•  La utilización de variadores de velocidad•  El tipo de sistema de enfriamiento de aceite•  Las etapas de compresión•  La centralización  de sistemas•  El refrigerante•  La presencia de contaminantes•  La temperatura de la carga térmica•  Los diferenciales de temperatura•  Caída de presión y temperatura de bulbo húmedo•  El tipo de condensación

Mantenimiento de la instalación.Sin un adecuado mantenimiento de la instalación frigorífica es prácticamente imposible que se alcancen los resultados de ahorro energético esperados. Por ello, se ha de realizar un mantenimiento preventivo y correctivo (cuando sea necesario), que incluya:• Limpieza de condensadores• Limpieza de evaporadores• Sustitución de filtros• Humedades en la instalación• Recomendaciones de colocación del producto• Correcciones debido a modificaciones de uso de alguna

parte de la instalación

Consumo en refrigeración• Esto conlleva un gasto en la factura eléctrica, ya que la mayoría

de los equipos de refrigeración son eléctricos. Los sistemas de aire acondicionado normalmente están dimensionados para hacer frente a las demandas más extremas de enfriamiento de los días más calientes del año. Sin embargo, en condiciones normales, esta máxima capacidad muy pocas veces es requerida y los sistemas están sobre-capacitados. Los sistemas de refrigeración suelen presentar problemas de desperdicio energético y costes excesivos en la factura.• La necesidad de enfriar una vivienda conlleva un consumo de

electricidad, de ahí la importancia de mejorar el uso que hacemos de ellos, para conseguir la mayor eficiencia y lograr de este modo reducir nuestro consumo.

CONSEJOS PARA AHORRAR ENERGIA EN REFRIGERACION

• Instalar un termostato si el aparato de aire acondicionado no lo tiene incorporado, permitirá ahorrar energía y mejorar el bienestar.• Instalar válvulas de expansión, permiten un control eficiente en

refrigeración y unidades de aire acondicionado, además de un razonable ahorro de energía. • Instalar un medidor de consumo• Proteger y aislar los conductos

de aire acondicionado que queden al exterior, un buen aislamiento de los mismos evita pérdidas y derroches de energía innecesarios.• Realizar periódicamente un mantenimiento de los equipos de aire

acondicionado.• Incorporar un elemento o cubierta que proteja del sol a las

unidades.

Es importante que se cheque el funcionamiento de todos los componentes de los sistemas para garantizar mejor eficiencia. Debe llevarse a cabo una inspección minuciosa de la capacidad de los compresores para adaptarse a las exigencias de la carga. Además, un correcto dimensionado de los conductos de paso de líquido y gas contribuye a disminuir las pérdidas de carga y, en consecuencia, el consumo energético del sistema. La elevación de la presión de aspiración (o la temperatura de evaporación) también contribuye a disminuir el consumo por unidad de refrigeración, mientras la disminución de la temperatura de condensación hace disminuir el consumo por unidad de refrigerante.

Elección de refrigerantes.Sobre los refrigerantes se hace una mención especial, pues en la actualidad el uso de algunos ya no está permitido debido a su alto potencial de contaminación para el medio ambiente. Por otro lado, ciertos refrigerantes naturales pueden tener inconvenientes como toxicidad, inflamabilidad o presiones elevadas. Danfoss recomienda que a la hora de seleccionar un refrigerante se deben tener en cuenta las condiciones legales que existen en cada país, sus efectos medioambientales, como el potencial de destrucción de ozono, su potencial de calentamiento global y de efecto invernadero total, además de otros factores de seguridad, como la toxicidad y la inflamabilidad, al igual que ciertas propiedades termodinámicas, como la eficiencia volumétrica, las presiones (valores de la presión de condensación que condicionan el diseño) y la temperatura del gas de descarga.

Recomendaciones

La Comisión Nacional para el Uso Eficiente de Energía señala un conjunto de recomendaciones y medidas de ahorro de energía y reducción de costos en sistemas de refrigeración:• Monitoreo de los sistemas de refrigeración• Monitoreo de la succión de filtros• Monitoreo de la contaminación del refrigerante• Aislamiento de líneas de enfriamiento y de tanques• Operación a una presión menor en el sistema