• Author / Uploaded
• Rodrigo Obando Rendon

Citation preview

EL HIELO EN LA ACUMULACIÓN TERMOFRIGORÍFICA SISTEMAS Y APLICACIONES PARA REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL

Autor: José Romanillos Velasco MASHRAE Chairman Subcomité de Refrigeración

1

INTRODUCCIÓN

ANTECEDENTES Desde sus comienzos, la “Refrigeración Artificial”, se ha enfrentado a uno de los principales retos: Adaptar la capacidad del sistema a las necesidades de la carga térmica de la aplicación, siempre variables a lo largo del tiempo para el mismo caso. Adicionalmente y hasta la aparición de dispositivos y sistemas de control automático aceptables que permitieran mantener la temperatura deseada dentro de los límites deseados, se llegó a una alternativa, consistente en absorber el calor de los recintos refrigerados mediante la utilización de una substancia incongelable (salmuera) que era enfriada hasta el nivel adecuado para absorber la carga y conseguir la temperatura deseada en el recinto. Para ello se utilizaba un contenedor en cuyo interior estaba alojado el evaporador. Este contenedor de salmuera estaba en contacto con el ambiente del recinto, y disponía de la superficie necesaria para continuar absorbiendo el calor, aun con el compresor parado, manteniendo la temperatura precisa, hasta que la salmuera se calentaba al nivel máximo aceptable, momento en el que el compresor se volvía a poner en marcha. La Figura 1 muestra dos ejemplos de este sistema, aplicado a un frigorífico doméstico y a una cámara industrial. En ambos casos el compresor funciona hasta conseguir la temperatura deseada en la salmuera contenida, la cual sigue absorbiendo calor del recinto, manteniendo las condiciones de forma estable. Una ventaja adicional de este sistema es el tiempo de reserva que ofrece ante un caso de avería, fallo en el suministro de energía, etc.

2

Figura 1

Este sistema tiene ha llegado hasta nuestros días en una versión muy popular en el transporte refrigerado a baja temperatura (hasta -30ºC). En este caso se congela una solución eutéctica en el interior de una placa doble de forma rectangular por la evaporación del refrigerante en el interior de un serpentín evaporador. (Figura 2). Estas placas, se montan en la cantidad adecuada al tamaño del vehículo refrigerado, pudiendo ser utilizadas como particiones para diferenciar diferentes clases de productos. (Figura 2) durando el efecto hasta 14 h. si son correctamente calculadas.

Fig.2

Fig.3

Un efecto similar, utilizando HIELO como elemento refrigerante, ha sido utilizado desde los inicios en aplicaciones de climatización para el acondicionamiento del aire en aplicaciones Industriales o de Confort. 3

Los primeros sistemas de Acondicionamiento del Aire utilizaban agua a temperatura suficientemente baja para el enfriamiento de aire mediante los llamados “Lavadores de Aire” en cuyo interior se pulverizaba de forma adecuada la cantidad precisa. (Figura 4). La temperatura del agua pulverizada se mantenía constante recirculándola sobre un sistema de Refrigeración mecánica, al cual cedía el calor absorbido del aire, volviéndose a utilizar el mismo agua en ciclo continuo. En el caso de que las necesidades fueran discontinuas o de corta duración, como en el caso de teatros, cines e iglesias, se llegó a la idea de utilizar Hielo como elemento refrigerante directo del agua recirculada, para lo cual es preciso calcular la cantidad precisa de hielo fundente para mantener el agua a la temperatura precisa durante el evento y antes de la sesión se acumula en un tanque de tamaño adecuado del cual se toma el agua fría obtenida por fusión del hielo y al cual retorna el agua calentada al enfriar el aire. (Figura 5)

Fig.4

Fig.5

Para hacernos una idea, podemos considerar que un evento que reúna 200 personas durante 2 horas, presenta una carga media de 40Kw si es un recinto, medianamente bien construido, con poca carga por radiación solar. Para proporcionar durante todo el evento dicha capacidad, se precisan 860 kg de hielo. Con el paso del tiempo y facilitado por los avances tecnológicos, en EE.UU. tuvo lugar un fenómeno de origen sociológico. Prácticamente todas las comunidades ciudadanas tenían su centro de reunión donde se llevaban a cabo los eventos comunitarios: reuniones cívicas, actos religiosos, culturales, etc. y, dado el clima reinante en una gran parte del territorio con temperaturas elevadas, se desarrollaron versiones modernizadas del sistema descrito, donde el principio es el mismo, pero el hielo se producía y acumulaba en el lugar de utilización, en el interior de un tanque. Estos equipos, denominados ICE-CEL se construían en 4 modelos estándar, (Figura 6) con capacidades de acumulación frigorífica de 60, 110, 166 y 272 KW siendo capaces de suministrar agua fría a +4,5º C hasta agotarse y precisando de 20 a 21 horas para acumular esa capacidad.

4

Fig. 6 El equipo más pequeño solo precisaba una unidad condensadora de ¾ HP para ello. Y el más grande 5 HP. Esto suponía que de un día para otro se podía disponer de la capacidad indicada, para consumirla en el tiempo deseado. La figura 7 muestra su diseño y construcción, con las conexiones de agua

Fig. 7

Los procesos industriales se aprovechan de este principio Muchos procesos industriales tienen unas necesidades de Refrigeración de gran magnitud pero de corta duración, dificultando la rentabilización de la inversión necesaria para la instalación del equipo frigorífico del tamaño preciso.

5

Un caso típico y ejemplo que perdura hasta hoy es el de las industrias lácteas: La leche precisa conservarse a temperatura inferior a +4ºC una vez ordeñada para evitar la proliferación bacteriana, siendo imprescindible que el tiempo de refrigeración sea el más corto posible. Además de garantizar su enfriamiento y conservación al nivel indicado hasta su proceso final, todos los procesos de elaboración de la leche y sus derivados precisan de la Refrigeración, como mínimo al final del proceso de pasteurización, hasta su proceso final (leche para elaboración de queso) o envasado y posterior conservación (batidos, nata, etc.) A continuación, representamos un gráfico de colores que muestra la intensidad y duración de las cargas térmicas que presentan los diversos procesos de una central lechera, que volvemos a mostrar aquí, en la Figura 8 A continuación, se detallan el código de colores utilizado para identificar cada proceso, según el producto. Leche fresca Leche pasteurizada Batido de Chocolate Nata Batido de Fruta Leche Descremada fresca Nata fresca Sistema de Acumulación

Así podemos comprobar que a partir de las 8:30 a.m. y hasta las 9 a.m. coinciden los procesos de Leche Fresca y Nata, (130 Kw). De 9 a.m. hasta las 10 a.m. coinciden los procesos de Leche Fresca y Leche Pasteurizada (165 Kw.). Desde 10 a.m. hasta las 11:30 a.m. coinciden los procesos de Leche Fresca, Leche Pasteurizada, Leche descremada Fresca y Nata Fresca (201 Kw.) Desde 11:30 a.m. hasta las 12:30 p.m. coinciden los procesos de Leche Pasteurizada y Leche Fresca (165 Kw.). Desde las 12:30 p.m. hasta las 3 p.m. se utiliza el proceso de Leche Pasteurizada (62 Kw.). De 3 p.m. hasta las 4 p.m. se procesa el Batido de Chocolate (41 Kw.) Y, finalmente de 4 p.m. hasta las 4:30 p.m. Batido de Frutas con una demanda de 47 Kw.

6

Figura 8 Las necesidades frigoríficas de todos estos servicios, repartidos entre las 8:30 A. M. y las 4:30 P. M. (8 horas diarias) suman un total de 811 Kw. presentando una demanda punta de 201 Kw. durante 1 y ½ horas, entre las 10 y las 11:30 a.m. Para hacer frente a esta demanda total, se ha instalado un sistema de acumulación termo-frigorífica en forma de hielo que, comenzando a funcionar a las 6 a.m. durante 12 horas, es capaz de generar el hielo capaz de absorber correctamente toda la carga. Su capacidad horaria es de 811 / 12 = 67,6 Kw., equivalentes a 727 Kg. de hielo por hora, es decir, un generador de hielo de 17,5 Tm. en 24 h. Para cubrir sin problema, el tanque acumulador de hielo ha de ser capaz de almacenar, como mínimo, la producción de 4 horas, (entre 4:30 y 6 P. M. y de 6 a 8:30 A. M.), es decir 2,91 Tm. Por el contrario, si se hubiera optado por un sistema de enfriamiento instantáneo, sin acumulación, para poder cubrir la máxima demanda que tiene lugar durante 1 hora y media solamente, tendría que haberse instalado un equipo con una capacidad de 203,33 Kw. Esta solución presentaría, adicionalmente, otros problemas. Dada la baja temperatura final de procesado de producto que se precisa obtener, inferior a +4 º C, la temperatura del medio refrigerante utilizado ha de ser suficientemente baja. En el caso de utilizarse acumulación en forma de hielo, esto no presenta ningún problema, pues se utiliza “Agua Helada” procedente del hielo fundente, siendo posible con una instalación racionalmente aislada, que la temperatura de llegada a los intercambiadores no supere los +0,5 º C. Conseguir esta temperatura en un sistema de enfriamiento directo descarta todos los diseños convencionales de enfriadores de agua obligando a la utilización de una solución incongelable, que 7

pueda ser enviada a dicha temperatura sin peligro de congelación y así permitirse utilizar un enfriador de tipo convencional. En este caso hay que tener en cuenta la compatibilidad del fluido desde el punto de vista de toxicidad en caso de fuga, lo que limita la elección a una solución de “Propilen-Glicol” grado alimentario. Así y todo, en muchas aplicaciones esto obliga a un tipo de intercambiador de doble pared, para evitar contacto directo en caso de rotura. Circunstancialmente en una aplicación como la que hemos descrito, antes del uso generalizado de vehículos isotermos refrigerados se utilizaba hielo para mantener fría la carga durante el reparto diario. En muchas centrales de envasado de leche se ha utilizado históricamente el hielo para la protección del producto en su reparto diario, una vez embotellado, por medio de lo que se conoce como “Top Icing”, siendo usual, en las plantas de pequeña y mediana dimensión tener un equipo con doble función: Producción de hielo para el transporte refrigerado y simultáneamente producción de agua helada para los procesos de enfriamiento antes descritos. (Figura 12). Este sería la solución para el caso que acabamos de detallar más arriba. Teniendo una capacidad de generación de hielo de 18 Tm. en 24 h, quedarían 11,5 para otras necesidades, bastando con disponer de un acumulador del tamaño adecuado.

Fig.9 Estos equipos producían hielo en escamas montados directamente sobre un silo aislado con puertas de acceso para la descarga manual del hielo fragmentado para proteger los envases de leche durante el transporte y adicionalmente contaban con un sistema de arrastre mecánico que traspasaba el exceso de hielo a la sección “húmeda” donde se devolvía el agua “caliente” retornada del enfriamiento de leche, para su rociado sobre la masa de hielo, que fundía parte del mismo, siendo recogida el agua helada resultante en la parte inferior. Este sistema es representativo de la filosofía de la época, donde la meta principal era de orden práctico: Solucionar el problema básico, ENFRIAR EL PRODUCTO Y MANTENER SUS CUALIDADES EN TODO EL PROCESO, HASTA SU ENTREGA., utilizando los medios disponibles.

8

Desde ese punto de vista, la solución se puede considerar más que aceptable, y en su momento representó un gran avance sustituyendo a los enormes tanques de salmuera que se utilizaban como “Almacén de Frío” y con grandes limitaciones, pues para reducir el tamaño de estos tanques a niveles aceptables, la alternativa era bajar la temperatura de la salmuera al nivel más bajo posible, para luego enviarla a los intercambiadores a la temperatura adecuada mediante mezcla controlada con la salmuera caliente del retorno. Este sistema requería una temperatura de evaporación, extremadamente, baja para poder alcanzar la Baja Temperatura requerida en la salmuera que permitiera alcanzar la cantidad de “FRIO ACUMULADO” calculado. De esta forma se daba por resuelto el tema, sin buscar otras posibles reducciones de consumo pues, al fin y al cabo, en esa época, el coste energético no tenía una influencia en los balances económicos de costes operativos tan acusada como en la actualidad. Sin embargo, al afianzarse determinados avances técnicos, surgieron otras soluciones, como veremos a continuación. LOS PRIMEROS AVANCES Los Tanques Acumuladores o “ICE BANKS” No se hizo esperar a respuesta de otros competidores que no fabricaban generadores de hielo y pusieron en práctica una idea alternativa, específicamente pensada para la “Acumulación Frigorífica”: Los “Tanques Acumuladores de Hielo” conocidos como “Ice Banks” (Bancos de Hielo) en el argot frigorista. Estos consisten en un serpentín evaporador construido en tubo liso de diámetro variable entre 20 y 42 m/m, sumergido en agua, alojado en un tanque de dimensiones adecuadas. La Figura 10 representa un Banco de Hielo típico.

Agitador

Evaporador

Fig. 10

9

Los tubos están espaciados de forma que el agua se congela sobre su superficie, alcanzando un espesor, variable en función de las necesidades de cada caso: Para conseguir la acumulación y fusión del hielo por igual en toda la superficie, así como una temperatura en la salida del agua helada lo más baja y homogénea posible, estos tanques estaban dotados en su origen de hélices agitadoras, y bafles direccionales, como se puede apreciar en la Figura 11, que muestra los inversores de flujo y el tipo de circulación obtenido.

Inversor de flujo

Flujo Interno del agua

Fig. 11

Otros fabricantes, buscando el mismo objetivo y simplificar el diseño y la fabricación idearon soluciones como la mostrada en la figura 12 En este diseño el agua sigue un flujo en zig-zag vertical, que obliga a pasar al agua consecutivamente por todos los serpentines.

10

Fig. 12 Los serpentines evaporadores están adosados a paneles de chapa que sirven de tabiques divisorios y como superficie ampliada donde se acumula el hielo. Esta construcción elimina el agitador mecánico y permite la obtención de la temperatura más baja posible para este tipo de equipos, al obligar al agua a pasar en serie por las diferentes placas de hielo, de forma que mientras en las últimas haya algo de hielo, el agua helada alcanzará una temperatura de + 0,5 º C a + 1 º C. La figura 13 muestra un detalle constructivo.

Fig. 13

11

Posteriormente hizo su aparición un sistema que es el que ha llegado hasta nuestros días, que aúna simplicidad y eficacia. Se trata de una solución que vuelve al diseño original en cuanto a diseño y construcción del serpentín evaporador, utilizando aire insuflado en la parte inferior como medio de agitación, par conseguir homogeneidad en la acumulación y fusión del hielo. La Figura 14 muestra las burbujas de aire y el efecto de agitación causado.

Fig. 14 La figura 15 muestra detalles del tanque y el evaporador, en los que se puede apreciar la simplicidad del diseño y montaje. Solamente se precisa el espaciado de los tubos acorde con el espesor de hielo estimado y una buena distribución del refrigerante que evite una acumulación de hielo desigual, que dificultaría obtener el resultado previsto.

Fig. 15 12

Este sistema “Estático” de acumulación de hielo tiene una variante en la cual el evaporador está formado por placas en lugar de tubos (Figura 16). Estas placas forman un circuito por el que se evapora el refrigerante líquido inyectado y se montan agrupadas en bancos. (Figura 17)

Fig. 16

Fig. 17

Se instalan en el interior de un tanque aislado de tamaño acorde a las necesidades (Figura 18). La figura 19 muestra un detalle del montaje, con el sistema de alimentación de líquido a las placas y el soplante para la agitación por aire insuflado, como en los acumuladores de Serpentín.

Fig. 18

Fig. 19

Hay que tener en cuenta que según aumenta el espesor de hielo, se precisa una temperatura de evaporación más baja, para compensar el efecto aislante del hielo. La Figura 20 muestra los diferentes tiempos de acumulación precisos

13

Fig. 20

AVANCES EN BUSCA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA LOS ACUMULADORES DINÁMICOS DE HIELO A finales de los años 70 del siglo XX apareció una nueva generación de sistemas acumuladores de hielo que se conocen como “Dinámicos”, en contraposición a los tanques acumuladores o “Bancos de Hielo”, que almacenan su “Carga Frigorífica” en forma de una capa “estática” de hielo sobre el evaporador. Su funcionamiento es similar, en cuanto a que congelan agua sobre la superficie del evaporador, pero, una vez alcanzado el espesor óptimo del hielo acumulado, descargan cíclicamente este hielo en un tanque, de forma que siempre están acumulando hielo con la máxima eficacia. (Figura 21). Pueden servir como enfriador.

14

Fig. 21 De esta forma, el hielo se acumula sobre la superficie “Limpia” del evaporador aprovechando el valor máximo de coeficiente de transferencia, descargándose el hielo de la superficie antes de que dicho coeficiente se vea reducido de forma notable. Así la capacidad no se reduce a lo largo del tiempo, y puede operar con una temperatura de evaporación constante y más elevada que los estáticos, para una misma capacidad de hielo. La Figura 22 muestra su construcción

Fig. 22

15

La Figura 23 muestra su funcionamiento. Estos equipos, pueden combinar la función de congelación de hielo con la de enfriador directo de forma automática según la temperatura de retorno del agua de proceso.

Congelación

Descarga

Fig. 23

16

SOLUCIÓN ACUMULADOR DINÁMICO PARA EL EJEMPLO DE CENTRAL LECHERA DETALLE DE LA CARGA TÉRMICA

17

SELECCIÓN PRELIMINAR DEL EQUIPO Y DEL TANQUE DE ALMACENAJE

18

SELECCIÓN DEL EQUIPO EN CICLO DE ACUMULACIÓN TOTAL DURANTE 8 HORAS DIARIAS

19

DESARROLLANDO EL FUNCIONAMIENTO EN CICLO DE ACUMULACIÓN TOTAL DURANTE 8 HORAS DIARIAS

20

SELECCIÓN DEL EQUIPO EN CICLO DE ACUMULACIÓN ASISTIDA CON FUNCIONAMIENTO COMO ENFRIADOR

21

GRÁFICA DESARROLLANDO EL FUNCIONAMIENTO EN CICLO DE ACUMULACIÓN ASISTIDA CON FUNCIONAMIENTO COMO ENFRIADOR

COMPARATIVO DE EQUIPOS SELECCIONADOS SEGÚN EL MODO DE FUNCIONAMIENTO En este punto se hace preciso resaltar una diferencia muy importante entre los sistemas de acumulación de hielo “estáticos” y “dinámicos”. Los primeros, al “entregar” la capacidad frigorífica acumulada mediante la fusión del hielo congelado sobre los tubos, lo hace mediante el contacto del agua con el hielo. Esto hace totalmente impráctico tratar de aprovechar el efecto frigorífico directo del compresor, pues por definición, si estamos fundiendo hielo, no se puede congelar y tratar de utilizar la superficie del hielo restante como un “enfriador” normal, el cual pudiera absorber calor por transmisión, enfriando algo el agua caliente se hace totalmente imposible, pues el agua fundente que rodea a los tubos en esas circunstancias está lo suficientemente fría para no ceder más calor. Eso hace que la temperatura de evaporación descienda a niveles imprácticos, y el calor absorbido sea ínfimo y de difícil aprovechamiento para el fin propuesto: Enviar el agua lo más fría posible al proceso.

22

Sin embargo, los acumuladores “dinámicos”, cuando está el proceso en máxima demanda, SÍ pueden actuar como un eficaz enfriador de tipo “Baudelot” / Falling Film, absorbiendo todo el calor que les permite la amplia superficie evaporadora, y la capacidad del compresor que, además, comienza a funcionar a una temperatura más elevada que en el ciclo de congelación. Así, en los casos típicos en los que el consumo no se concentra solo en un corto espacio de tiempo, si no que representa una carga térmica variable a lo largo de un ciclo típico de producción de 8 - 10 horas y hasta 16 o más en varios turnos durante 5 o 6 días, permiten acumular hielo en las horas de baja o nula carga térmica y en los días no laborables, como sábados y domingos, a la vez que absorben todo el calor que son capaces durante los tiempos de elevada carga térmica. De lo anterior se puede comprobar que el equipo que acumula hielo durante 16 horas y permite su consumo en el resto del día requiere un caudal de agua recirculada de 1089 lpm (288 gpm) con una potencia frigorífica instalada de 53 Kw a -3,33 º C (15.1 TR a +26 F) mientras que el equipo que genera hielo 16 horas y se utiliza como enfriador durante la carga punta solo precisa un caudal de 726 lpm (192 gpm) con una potencia frigorífica instalada de 35,5 Kw a -3,33 º C (10.1 TR a +26 F). De hecho, el rendimiento neto como enfriadora aumenta un 30 % sobre el rendimiento como generador de hielo COMPARATIVO DE EQUIPOS SELECCIONADOS SEGÚN EL TIPO “DINÁMICO” – “ESTÁTICO” De acuerdo con lo indicado en la figura 20, un equipo acumulador de hielo en tubo, requiere seleccionar el compresor para una temperatura de evaporación de -11 º C efectiva lo que supone -12 º C en el compresor. Con una temperatura de condensación de + 35 º C utilizando R-448 A, el COP es de 2,79. El equipo generador de hielo en placas, precisa evaporar a -3,3 º C, lo que supone -4 º C en el compresor. Con una temperatura de condensación de + 35 º C y utilizando R-448 A, el COP es de 3,70. Si añadimos la posibilidad de reducir el tamaño al hacerlo funcionar como enfriador durante los periodos de carga térmica, comprobamos la superioridad efectiva del sistema “dinámico” sobre el sistema “estático”. A esto hay que añadir la diferencia en carga de refrigerante, que resulta muy inferior en el caso del sistema “dinámico”.

23

A continuación, la Figura 24 muestra los datos de transferencia de calor de ambos sistemas:

Fig. 24 En estos gráficos se puede observar como disminuye la capacidad de transferencia de calor en función del espesor de la capa de hielo acumulado. Para la versión de acumulador “estático” se han tomado los datos para los modernos serpentines con diámetro exterior de unos 27 mm ofrecidos como alternativa a los serpentines originalmente construidos con tubo de 41 mm de diámetro exterior.

APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE ACUMULACIÓN FRIGORÍFICA EN FORMA DE HIELO EN LA INDUSTRIA Adicionalmente a la mencionada y clásica aplicación en las industrias lácteas de todo tipo, la acumulación de hielo tiene múltiples aplicaciones en la industria frigoríficas como detallamos a continuación: Enfriamiento por Hidro-Cooling de Frutas y Verduras

Fig.25 24

En la mayoría de los casos el género llega en tandas a los puntos de preparación para su envío y solamente durante algunas horas al día. Suele ser ventajoso el acumular la capacidad frigorífica precisa a lo largo del día reduciendo las necesidades de potencia eléctrica a instalar y reduciendo las pérdidas parasitarias al trabajar a carga parcial como suele ser preciso cuando el flujo de producto es variable a lo largo del tiempo. Enfriamiento por Aire Húmedo de Frutas, Verduras y Flores

Fig.26 En estas aplicaciones se combinan varios factores que hacen ideal este sistema: -Eliminación de refrigerantes químicos en el circuito final de refrigeración de los productos, evitando riesgos de todo tipo ante una posible fuga -Reducción drástica de la carga de refrigerante con todas las ventajas que conlleva -Fácil consecución de las condiciones deseadas incluyendo las de Humedad Relativa sin riesgos de congelación, desecación, etc. -Adaptación del equipo a la carga real instantánea sin necesidad de sobredimensionar el equipo frigorífico. Enfriamiento directo de verduras con Hielo en suspensión

Fig. 27 En este sistema se combina el enfriamiento a la recepción del producto con su enfriamiento durante el transporte, al mezclar partículas de hielo con el agua helada. Esto requiere un sistema de mezcla adicional que permite la obtención de “Hielo Fluido” que tiene ventajas en este caso sobre otros tipos de “Slurry-Ice” que no permiten la retención de hielo en los envases . 25

Sub-enfriamiento del líquido condensado en Plantas Frigoríficas Centralizadas En instalaciones como las que equipan los mataderos, la carga frigorífica punta está muy concentrada en las primeras horas de matanza y durante las horas de funcionamiento de las salas de Preparación y Envasado de los productos despiezados. A partir de determinada hora del día, comienza a sobrar capacidad en relación a la demanda. Lo habitual es reducir capacidad llegando a parar algún compresor. Es de sobra conocido que el funcionamiento a carga parcial de un compresor frigorífico, del tipo que sea (Alternativo o de Tornillo) tiende a empeorar el COP. Si por el contrario, esta capacidad en compresores sobrante se utiliza para acumular hielo, a la hora de precisar toda la capacidad para hacer frente a la carga punta, se puede utilizar el hielo acumulado tanto para sub-enfriar el líquido de la planta central hasta +3 º C sin problema como para climatizar salas de proceso hasta una temperatura de +6 º C. El amoniaco condensado a +35 º C con una temperatura de evaporación de -10 º C aumenta su capacidad en 14 % al sub-enfriarlo hasta +3 º C, pasando el COP de 3.75 a 4.27. Con R-507 el aumento es del 45 % y el COP pasa de 2.97 a 4.32, en las mismas condiciones. El siguiente esquema de la Figura 28 ilustra esta aplicación Generador de hielo y Tanque Acumulador

Bomba Agua Helada Fig. 28

Sub-enfriador

Conex. Líquido

Combinando con la des-humidificación química del aire, los climatizadores de salas de salas de despiece y envasado pueden conseguir temperaturas de 4 ºC con P.R -1 En estas aplicaciones, el líquido higroscópico esteriliza el aire eliminando los patógenos en suspensión aérea, la Listeria, la Yersinia, y la Salmonella, entre otros.

26

Según informe del Erie County Laboratory & Medical Center de Buffalo, N.Y., EE.UU. Las Figuras 29 y 30 ilustran la construcción de estos climatizadores y las condiciones típicas de Bulbo Húmedo y Punto de Rocío coincidentes que se pueden obtener según la concentración del fluido higroscópico (no corrosivo) utilizado en esta aplicación.

Climatizador Con rociado de Líquido Higroscópico Fig. 29

Propiedades Higroscópicas Líquido Higroscópico Fig. 30

Esta aplicación de la Acumulación Termo-Frigorífica en forma de Hielo combinada con la deshumidificación química abre nuevos horizontes en aplicaciones como secaderos de Quesos, Jamones, Embutidos, Salas Blancas, etc. donde se hace innecesario el enfriar el aire hasta conseguir el punto de rocío necesario y recalentar. Esto puede suponer un ahorro de energía real que puede alcanzar hasta > 40 %, además de optimizar el ciclo operativo permitiendo que, en un grupo de secaderos, cada uno opere en las condiciones precisas, sin interferencia y con un solo foco de producción frigorífica, totalmente independizado del consumo.

27

BIBLIOGRAFÍA -Stockage par Chaleur Latent – J.PATRY, Pyc Edition.1981 -Cool Storage Modeling and design – ASHRAE Technical Data Bulletin, Vol. 5 Nr.4, 1989. -Cold Air Distribution and Thermal Storage - ASHRAE Technical Data Bulletin, Vol. 9 Nr.24, 1993. -Design Guide for Cool Thermal Storage – Charles E. Dorgan. P.E – ASHRAE, 1993 -Curbing Energy Consumption In Supermarkets – (Another way using a regenerative Dehumidifier and Ice Harvesting) Harry C. Fischer & David E. Knebel, RSES Journal R. S. & C., May 1991, Pag.12. -Predicting and evaluating the performance of Ice harvesting Thermal Energy Storage Systems. David E. Knebel, P. E., ASHRAE Journal, May 1995, Pag. 22 -Precooling Fruits & Vegetables, Brian A. Fricke, Ph.D., Member ASHRAE, ASHRAE Journal, February 2006, Pag.20 -Refrigeración y Acondicionamiento del Aire, W.F: Stoecker, 1958 -ASHRAE HANDBOOK 2012, HVAC Systems and Equipment, Capítulo 24, Dessicant Dehumidification and Pressure Drying Equipment. -ASHRAE HANDBOOK 2013, FUNDAMENTALS, Capítulo 32, Sorbents and Dessicants -Dehumidification of Air by Chemical Liquid dessicant in a packed Column and its Heat and mass Transfer Effectiveness, por Esam Elsarrag, HVAC&R Research, volume 12, issue 1, 2006 -"Bactericidal effects of propylene and triethylene glycol vapors on airborne Escherichia coli" por Lester W, Dunklin E, Robertson OH ,Science 115, 1952 -"The fungicidal action of triethylene glycol" por Mellody M, Bigg E TheJournal of Infectious Diseases 79, 1946 -E.P.R.I. Thermal Storage Papers Series.

28