Instrumentación

La instalación experimental cuenta con todos los sensores necesarios para la caracterización de esta en cada uno de los ensayos que se realicen. Además, se han instalado sensores adicionales que permiten el control de la instalación. Las características de todos estos sensores se resumen en la Tabla II.3 y su ubicación se recoge en las figuras que representan cada una de los circuitos de la

Página 43 El circuito de refrigerante es la parte más importante de toda la instalación y para su estudio es necesario caracterizar todos sus elementos. Por ello, se han montado sensores a la entrada y la salida de intercambiadores, compresor y válvulas de expansión, así como en la línea de líquido. Se han instalado manómetros de efecto piezorrestistivo para medir la presión absoluta en la entrada de ambos intercambiadores, a la entrada de cada una de las válvulas de expansión termostática y en la succión y la descarga del compresor. Además, se han instalado dos sensores de presión diferencial de efecto capacitivo entre la entrada y la salida de ambos intercambiadores para conocer la caída de presión en los mismos. La razón para no utilizar sensores de presión absoluta en la salida de los intercambiadores y hacer la diferencia con la presión en la entrada para determinar la caída de presión es que esta caída puede ser tan pequeña que entre dentro del rango de precisión de los sensores invalidando el dato. En la línea de líquido se ha instalado un caudalímetro de tipo Coriolis para medir el gasto másico del refrigerante, siendo de vital importancia garantizar que no haya mezcla bifásica en este punto para evitar errores en la medición, lo cual se garantiza con los visores de líquido montados. También se han montado sondas de temperatura de tipo Pt-100 en las entradas y salidas de ambos intercambiadores y el compresor, así como en la entrada de las válvulas de expansión termostática. Para poder medir la distribución de temperatura de la fase líquido y la fase vapor en el intercambiador de tubo aleteado convencional, se han instalado diez termopares tipo T de Clase 1 en los codos de los tubos de paso, Figura II.12. Finalmente, mediante un vatímetro se

miden tensión, potencia activa y potencia reactiva de la alimentación eléctrica del compresor.

(a) (b)

Figura II.12: Fotografías de la colocación de termopar tipo T de Clase 1 en los codos del intercambiador de tubo aleteado convencional.

El circuito de aire también reviste una especial importancia ya que es el fluido secundario en los dos intercambiadores que se quieren ensayar. A la entrada del intercambiador aire-refrigerante hay instalada una parrilla de seis sondas Pt-100 cuyo valor medio es el tomado como temperatura del aire a la entrada de dicho intercambiador, además de una sonda Pt-100 de

CAPÍTULO II: INSTALACIÓN EXPERIMENTAL

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tres hilos que se utiliza para el control vía PID de la temperatura en la cámara climática. Junto a ellas hay un barómetro de efecto piezorresistivo y un sensor de humedad relativa, quedando así determinado el estado termodinámico del aire a la entrada del intercambiador. Entre la entrada y la salida del aire del intercambiador hay instalado un sensor de presión diferencial de efecto capacitivo para medir la caída de presión que experimenta el aire. A la salida del intercambiador, en el conducto de aire hay una parrilla con diecisiete sondas Pt-100, Figura II.13, cuyo valor medio

ponderado en función del caudal de aire según el perfil turbulento es el valor tomado como temperatura del aire a la salida del intercambiador. También hay dos sensores de humedad relativa montados verticalmente en el conducto abarcando cada uno la mitad de la sección transversal cuyo valor medio es el valor tomado como humedad del aire a la salida del intercambiador. Finalmente, para medir el caudal de aire hay instalado un caudalímetro de efecto Venturi, consistente en un tubo Venturi y un manómetro de presión diferencial.

5 4 2 1 3 9 8 7 6 10 11 14 ₁₃ 12 15 16 17

Figura II.13: Posiciones de las 17 sondas de temperatura Pt-100 situadas en el conducto de aire a la salida del intercambiador aire-refrigerante.

Adicionalmente hay doce sondas Pt-100 situadas por parejas en el interior y en el exterior de la cámara climática, en el punto medio de cada pared, el techo y el suelo, a 15 cm de separación, a excepción de la sonda en la parte exterior del suelo de la cámara que se situó entre el suelo de la cámara y el del laboratorio en el que está instalada. De esta forma se conoce la temperatura ambiente en el interior y en el exterior de la cámara climática y el salto térmico.

Página 45 El circuito de agua asociado al intercambiador agua-refrigerante resulta de mucho interés ya que algunas de las condiciones de ensayo se fijan directamente sobre el mismo, como son la temperatura del agua a la entrada y a la salida del intercambiador. Además, para el cálculo de la energía intercambiada por el agua con el refrigerante en el lado agua se necesita conocer el caudal de esta. Por todo ello, este circuito tiene asociados un caudalímetro de efecto electromagnético en la impulsión de la bomba, un sensor de presión diferencial de efecto capacitivo en el intercambiador con el que se mide la caída de presión en él y tres sondas de temperatura de tipo Pt-100 – entrada y salida del intercambiador y salida de la válvula de tres vías –. Hay otras dos sondas Pt-100 de tres hilos montadas a la entrada y a la salida del intercambiador y conectadas a los PID para control de estas variables de forma que la precisión en la medición no se vea afectada por el uso de estos equipos. Además, hay instaladas sendas termorresistencias en los depósitos de agua que, si bien no revisten de importancia para la caracterización de la instalación, son de gran utilidad para conocer a priori si con la temperatura alcanzada por el agua en los mismos se puede completar un determinado ensayo.

El circuito de agua asociado a la UTA requiere una menor instrumentación ya que sus parámetros de funcionamiento no resultan de interés para la caracterización de la instalación y tan solo es necesario tener cierto control sobre ellos a fin de poder llevar al sistema hasta las condiciones de ensayo y mantener estas. Por ello, tan solo tiene instalados un caudalímetro de efecto electromagnético en la impulsión de la bomba y cinco termorresistencias Pt-100, una en la salida de la válvula de tres vías y en las entradas y salidas de las baterías de intercambiadores de la UTA.

CAPÍTULO II: INSTALACIÓN EXPERIMENTAL

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Tabla II.3:

Listado de sensores instalados y su precisión.

ID Variable Tipo Fluido* _Precisión

1 Temperatura Pt100 RTD 4W R / Ai / Ag ±0,055 ºC

2 Temperatura Pt100 RTD 3W Ai / Ag ±0,055 ºC

3 Temperatura Termopar Tipo T Clase 1 R ±0,5 ºC

4 Caudal Efecto Coriolis R ±0,10 %

5 Caudal Efecto electromagnético Ag ±0,25 %

6 Presión Efecto piezorresistivo R ±0,15 %

7 Presión Efecto piezorresistivo R ±1%

8 Presión Efecto piezorresistivo Ai ±0,4 mbar

9 Presión diferencial Efecto capacitivo R / Ag ±0,15 %

10 Presión diferencial Efecto capacitivo Ai ±0,15 %

11 Humedad relativa Efecto capacitivo Ai ±3 %

12 Humedad relativa Efecto capacitivo Ai ±3 %

13 Caudal Venturi + efecto capacitivo Ai ±2 %

14 Tensión -** _{R ±0,2 %}

15 Potencia Activa -** _{R ±0,5 %}

16 Potencia Reactiva -** _{R ±0,5 %}

*_{R = Refrigerante, Ai = Aire, Ag = Agua.} ** _{Información facilitada por el fabricante.}