Temperatura de aspiracion

Si ya conoces el diagrama entálpico, sigue liendo, si no lo conoces, te aconcejo que vayas a la entrada del diagrama entalpico, para saberes como funciona

Tomemos para ello el ciclo de la seguiente figura:

 

Vemos que el calentamiento de los vapores en la aspiración provoca su dilatación y, como la presión permanece constante, esto se traduce por un aumento del volumen específico.

...

Bajo una presión de 3,6 bares y una temperatura de -15 oC, 1 Kg de R404A, en estado gaseoso, ocupa un volumen de 54 dm3; en la misma presión, pero a una temperatura de 10 oC, el volumen ocupado es de 61 dm3, y de 67 dm3 si la temperatura alcanza 30 oC.

Así, la masa de vapor que un compresor es susceptible de aspirar por vuelta de árbol, será tanto más baja cuanto más elevada sea la temperatura de aspiración.

Ejemplo:

El compresor de la figura debe dar 54 vueltas para comprimir 1 kg de vapor saturado a -15 oC de R404A. Pero, si el volumen másico de los vapores aspirados es de 67 dm3/kg, el compresor tendrá que dar 67 vueltas para comprimir 1 kg de R404A.

De hecho, para una misma presión de aspiración, el aumento de la temperatura de los vapores aspirados provoca la disminución del caudal másico.

Sigamos nuestro estudio con el R22: la figura seguinte nos indica el caudal másico por metro cúbico barrido por el compresor, en función de la temperatura de aspiración, y para el régimen de-15 + 39 oC con R22 (es decir: 0o = -15 oC y 0K = 39 oC).

Un compresor funciona al régimen -15 +39 oC con R22. El volumen barrido es igual a 20 m3/h. Si la temperatura de aspiración es de 0 oC, el caudal másico será igual a:

qm = 8,99 X 10 = J 79,8 kg/h

Como la potencia frigorífica es proporcional al caudal másico (3), podemos decir que la pérdida de potencia es equivalente a la pérdida de caudal.

Calculemos la pérdida de potencia frigorífica a partir de la figura 5.9:

Para un sobrecalentamiento de 35 oC (20 - (-15)), la pérdida es:

Pérdida de

Esto da, de media, una pérdida de potencia frigorífica por grado de sobrecalentamiento en la aspiración de aproximadamente 0,4 %

En la práctica, esta pérdida de potencia frigorífica se traduce por un aumento de la energía consumida.

Ejemplo:

Una instalación con R22 de 23 kW de potencia frigorífica absorbe una potencia eléctrica de 9 kW y funciona 15 horas al día con un sobrecalentamiento en la aspiración de S oC.

¿Cuál es el consumo diario de energía?

Formula:

Energía (W)= Potencia (P) x tiempo (t)

W=P*t ==> 9*15 ==> 135 KWh/dia

Si la misma instalación funciona con 25 oC de sobrecalentamiento en la aspiración, el consumo de energía será:

• Pérdida de potencia frigorífica = 0,4 % por oC de sobrecalentamiento
• Aumento de sobrecalentamiento = 25 -5 = 20 ºC
• Pérdida de potencia frigorífica = 0,4 *20 = 8%
• La producción frigorífica será: 23-8% = 21,1KW
• El tiempo de funcionamiento será: 15*23 / 21,1KW ==> 16,3 Horas
• El consumo de energía será: W = 9x 16,3 = 147 KWh/dia

Teniendo en cuenta las tarifas eléctricas vigentes en marzo de 2014, este excesivo calentamiento pesaría sobre la factura anual en al menos 650 Euros (sin hablar de/gasto inútil de energía).

En el ejemplo anterior, hemos supuesto que el trabajo de compresión permanecía idéntico durante el aumento de la temperatura de aspiración.

Pero eso es falso: el cálculo del trabajo necesario para comprimir un kg de fluido muestra que, para una misma presión de condensación, este trabajo aumenta con la temperatura de aspiración.

La figura seguinte muestra que:

• la compresión A necesita 42 kJ/kg,
• la compresión B consume 46 kJ/kg,
• la compresión C toma 48 kJ/kg de fluido .

De hecho, este trabajo es de 48 kJ/kg para una temperatura de aspiración de 10 oC y solamente de 42 kJ/kg para una temperatura de aspiración de -15 oC.

Inevitablemente, el sobrecalentamiento en la aspiración provoca un consumo de energía suplementario.

En el caso estudiado, este consumo excesivo es de un 0,5 % por oC de sobrecalentamiento en la aspiración.

Observacion:

1ºC de sobrecalentamiento en la aspiración da:

• 0,4% de potencia frigorífica de menos.
• 1% de consumo de energia mas