100% 75% 50% 25%
Doble Etapa 2.198 2.168 2.107 2.01
Etapa sencilla con ECO 2.152 2.117 2.057 1.953
Con respecto al costo inicial de este ejemplo, se consideran las siguientes premisas: • El precio de menor costo se representa como una unidad (1.000)
• El precio de mayor costo se representa como porcentaje de diferencia. • Para los compresores de etapa sencilla, se considera la opción del puerto
economizador sobredimensionado.
• Los separadores de aceite de los paquetes de compresión se consideran sobredimensionados, para no tener problema de arrastre de aceite para el pulldown de succión del sistema
• El precio de los compresores se incluye su arrancador de estado sólido para el motor del compresor y el motor de la bomba de pre-lubricación o de lubricación. • Material aislante se considera poliestireno extruido (Styrofoam) para tuberías,
válvulas y recipientes a presión.
• Alivio de condensados de deshielo de difusores se realiza en la succión de cada evaporador, pudiéndose realizar en el tanque flash o de presión constante para el caso de etapa sencilla de compresión con economizador.
• Se considera arrancadores de estado sólido para los arrancadores y variadores de frecuencia para el control de los ventiladores del condensador evaporativo
• Para los dos sistemas se considera un compresor tipo swing o de respaldo, que para el caso del sistema de doble etapa puede ser este compresor utilizado como compresor de primera etapa (booster ) o segunda etapa o alta etapa
La siguiente tabla resume las diferencias de precios de manera general entre el sistema
Etapa Sencilla ECO Doble Etapa
Evaporadores 1.000 1.000
Compresores de tornillo 1.000 1.257
Recipientes a presión 1.053 1.000
Válvulas evaporadores 1.000 1.000
Válvulas sala de máquinas 1.034 1.000
Aislamiento térmico 1.048 1.000
Equipo eléctrico 1.000 1.000
La mayor diferencia existe en los compresores, ya que para el sistema de de etapa sencilla, si no se considera el compresor de respaldo, existe una diferencia de UN (1) compresor adicional en el sistema de doble etapa de compresión. La otra diferencia son los recipientes, debido a la incorporación del tanque piloto-termosifón en el sistema de etapa sencilla de compresión. El aislamiento térmico en la propuesta con economizador es 4.8% más, ya que se tiene que aislar el tanque economizador, en este caso, el recipiente a presión constante y la línea de drenaje de condensados del recipiente piloto al recipiente de presión constante.
En este proyecto en particular y con precios de año 2009, estas diferencias porcentuales representan una diferencia de $115,485.00 Dólares, por lo que si
consideramos lo presentado anteriormente, un ahorro de 11.56 Kw/hr y un costo del kW/hr promedio de 10 centavos de dólar, se tendría la recuperación de inversión adicional en 11.4 años, siempre y cuando el equipo esté trabajando 24 hrs al día, 365 días.
Conclusiones
Los sistemas de refrigeración deben ser analizados antes de proponer de manera directa sistema de doble etapa de compresión para cada refrigerante y aplicación. Se observó con un ejemplo que si existe una diferencia marginal en el consumo eléctrico si los sistemas trabajan en cargas parciales, pero si el sistema trabaja a su máxima capacidad, es posible que un sistema de etapa sencilla con economizador sea más eficiente.
Se analizó el comportamiento de estos sistemas trabajando en cargas parciales,
teniendo una diferencia en el COP Global del 2.473% a favor de los sistemas de doble etapa. Un punto importante es que por debajo del 75% de capacidad del compresor, el sistema ya no se comporta como economizado, debido a la posición física del puerto lateral, lo que implica que el puerto lateral del compresor está conectado
directamente al flujo del puerto principal del compresor. Sin embargo, debido a las condiciones ambientales donde se propuso este sistema, es probable que los equipos trabajen por encima del 60% o más de su capacidad.
Los sistemas de etapa sencilla con economizador depende su eficiencia de la
temperatura en la que se maneje la temperatura de evaporación del líquido. En este caso en particular se manejó a una temperatura superior a la presión intermedia optima Popt,int = Psuc,abs · Pdesc,abs , si se manejan presiones en el economizador cercanas a esta relación, se pueden obtener desempeños similares a los sistemas de doble etapa.
Hall (1985) y Gruda (1995) han analizado varias combinaciones de sistemas de doble etapa, resultado el sistema más eficiente aquél que utiliza doble etapa de compresión pero con un economizador tipo tanque flash entre el intercool y el recipiente de líquido. El tanque flash es conectado hacia el puerto lateral del compresor de segunda etapa. También la selección de uno u otro sistema depende del costo energético y si la producción de la planta se realiza por temporadas, por ejemplo el procesamiento de frutas y/o verduras, en cuyo caso se recomienda un sistema de refrigeración en etapa sencilla con economizador.
Por otra parte, es importante considerar la preparación del personal que va a operar el equipo. Un sistema de doble etapa de compresión implica la utilización de dos compresores que deben trabajar al mismo tiempo. Si el operador no tiene la suficiente capacitación es posible que exista errores en la operación de los mismos, los sistemas entre más sencillos son más fáciles de entender.
Los sistemas de doble etapa de compresión se deben considerar en sistemas de refrigeración muy grandes, por encima de las 200 T.R., más sin embargo como se ha recalcado, hay que analizar si existe la posibilidad de simplificarlos y lograr las mismas eficiencias con un sistema de etapa sencilla con economizador.
Referencias
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