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AUDITORÍAS ENERGÉTICAS
CURSO:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Instructor: Ramón Rosas Moyaramonrm@ergonplus.com
Noviembre 8 a 24 / 2010
1Diapositiva:
PROGRAMA
5. AUDITORÍA ENERGÉTICA ELÉCTRICA (3ª Parte)
5.9. Auditoría energética a sistemas de iluminación5.10. Auditoría energética a sistemas de aire
acondicionado y refrigeración.
Sesión 5. (Miércoles 17 de Noviembre)
2Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
3Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Auditoría Energética a Sistemas de Iluminación
4Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
El ahorro de energía en Iluminación, consiste en utilizar equipos de la más
alta eficiencia, para satisfacer los requerimientos del sistema
5Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
El ahorro de energía en iluminación está asociado con:
n Lámparas
n Balastros
n Luminarias
n Sistemas de Control
n Aprovechamiento de luz natural
6Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
LÁMPARAS:
Las lámparas son las fuentes de luz, y en la actualidaddisponemos de varias tecnologías y tipos, las que básicamenteestán agrupadas en:
• Lámparas incandescentes• Lámparas de descarga• Lámparas LED
7Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
Tipo de lámpara Potencias Encendido Reencendido Vida (h)
Incandescente 3 a 1500 W Instantáneo Instantáneo 1,000
Halógena 5 a 1500 W Instantáneo Instantáneo 2,000
Luz Mixta 160 a 500 W Rápido Rápido 6,000
LED 1 - 100 W Instantáneo Instantáneo 100,000
Fluorescente 4 a 215 W Rápido Rápido 7,500 a 20,000
Inducción 85 a 200 W Instantáneo Instantáneo 100,000
Sodio Baja Presión 18 a 135 W 1 a 3 min. 3 a 5 min. 16,000
Vapor de Mercurio 40 a 1000 W 1 a 3 min. 2 a 3 min. 12,000 a 24,000
Aditivos Metálicos 32 a 1500 W 3 a 5 min. 5 a 10 min. 6,000 a 20,000
Sodio Alta Presión 35 a 1000 W 1 min. 3 a 5 min. 16,000 a 24,000
Características de la Lámparas
8Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
Características de la Lámparas
Tipo de lámpara Costo Inicial Consumo de Energía
Costo de Mtto.
Rendimiento Lum/W
IRC
Incandescente Muy Bajo Alto Alto 8 a 15 100
Halógena Bajo Alto Alto 12 a 20 100
Luz Mixta Medio Medio Medio 50 a 70 70
LED Muy Alto Medio Muy Bajo 30 a 75 85
Fluorescente Bajo Bajo Medio 60 a 100 85
Inducción Muy Alto Bajo Muy Bajo 80 a 85 85
Sodio Baja Presión Medio Muy Bajo Medio 110 a 160 20
Vapor de Mercurio Medio Medio Medio 35 a 45 50
Aditivos Metálicos Alto Bajo Alto 90 a 120 70
Sodio Alta Presión Medio Bajo Medio 100 a 140 25
9Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
Espectro de las fuentes de luz
10Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
Espectro de las fuentes de luz
11Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
EL BALASTRO
El balastro es un dispositivo necesario para iniciar el arco eléctrico y
controlar la corriente que circula por una lámpara de descarga en gas.
12Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
EL BALASTRO
Electromagnéticos Electrónicos
Convencional De bajas pérdidas y alto F.
de potencia.
Generadores para lámparas de inducción
Altas pérdidas
Bajas pérdidas
Muy Bajas pérdidas
13Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
EL BALASTRO
¿ Que debemos esperar de un balastro ?1. Que sea de bajo consumo de energía
2. Que tenga una larga vida media
3. Que permita las acciones de control que se requieran.
4. Que tenga un costo accesible
14Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
EL SISTEMA DE CONTROL
El sistema de control, es el dispositivo mediante el cual se realizan las tareas
de encender y apagar el alumbrado, así como regular en su caso la intensidad
luminosa.
15Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
EL LUMINARIO
Un luminario es el equipo de iluminación que distribuye, filtra o controla la luz emitida por una
o varias lámparas, el cual incluye todos los accesorios necesarios para filtrar, sostener,
proteger y operar estas lámparas, y lo necesario para conectarlas al circuito de
energía eléctrica.
16Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
1. Utilización de luminarias de alto coeficiente de utilización
2. Cambio y ajuste de potencia de lámparas
3. Tecnología de la fuente de luz
4. Cambio de balastras electromagnéticas por electrónicas
5. Circuitos controlados por atenuadores de potencia
6. Circuitos con sistemas temporizadores
17Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Cambio y ajuste de potencia de lámparas.
Lámparas de vapor de mercurio, aditivos metálicos o
luz mixta, se pueden sustituir por lámparas de vapor de
sodio de menor potencia, por lámparas de inducción o
por lámparas LED.
18Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Cambio y ajuste de potencia de lámparas.
Lámparas de vapor de mercurio, aditivos metálicos,
luz mixta, o vapor de sodio, en interiores, se pueden
sustituir por lámparas fluorescentes T5
19Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
LÁMPARAS LED
20Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
LÁMPARAS DE INDUCCIÓN
21Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Aplicaciones en InterioresLámparas fluorescentes T5, en sustitución de las lámparas de vapor de sodio o lámparas de aditivos metálicos.
22Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Tecnología propuesta Luz mixta equivalente Ahorro Inversión PSRI
Descripción Potencia (W)
Potencia (W) kW kWh/año USD/año ( USD ) años
T5: 3x28W 84 250 0.166 727 109.62 139.50 1.28
T5: 3x54W 162 500 0.338 1,480 222.66 193.00 0.87
Inducción 40W 40 250 0.21 920 137.97 340.00 2.46
Inducción 100W 100 500 0.4 1,752 262.80 590.00 2.25
LED 50W 50 250 0.2 876 131.40 698.00 5.31
LED 90W 90 500 0.41 1,796 269.37 850.00 3.16
23Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Tecnología propuestaAditivos
metálicos equivalente
Ahorro Inversión PSRI
Descripción Potencia (W)
Potencia (W) kW kWh/año USD/año ( $USD) años
T5: 4x28W 112 175 0.063 276 41.39 182.00 4.40T5: 3x54W 162 250 0.088 385 57.82 193.00 3.34T5: 5x54W 270 400 0.13 569 85.41 275.00 3.22Inducción 40W 40 100 0.06 263 39.42 340.00 8.63Inducción 150W 200 400 0.2 876 131.40 680.00 5.18LED 50W 50 100 0.05 219 32.85 698.00 21.25
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Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Tecnología propuestaVapor de mercurio
equivalenteAhorro Inversión PSRI
Descripción Potencia (W)
Potencia (W) kW kWh/año $/año ( $ ) años
T5: 4x28W 162 250 0.088 385 57.82 182.00 3.15T5: 4x54W 216 400 0.184 806 120.89 237.00 1.96T5: 8x54W 432 1000 0.568 2,488 373.18 399.50 1.07Inducción 40W 40 175 0.135 591 88.70 340.00 3.83Inducción 350W 350 1000 0.65 2,847 427.05 680.00 1.59LED 50W 50 100 0.05 219 32.85 698.00 21.25
25Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Tecnología propuestaVapor Sodio Alta Presión equivalente
Ahorro Inversión PSRI
Descripción Potencia (W)
Potencia (W) kW kWh/año $/año ( $ ) años
T5: 4x28W 112 250 0.138 604 90.67 182.00 2.01T5: 4x54W 216 400 0.184 806 120.88 237.00 1.96Inducción 40W 40 100 0.06 263 39.42 340.00 8.63Inducción 100W 100 175 0.075 329 49.27 590.00 11.97Inducción 350W 350 1000 0.65 2,847 427.05 680.00 1.59LED 50W 50 150 0.1 438 65.70 698.00 10.62
26Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Cambio de balastros electromagnéticos por balastros electrónicos
El balastro electromagnético consumo entre un 20 y25% de la energía que consume la lámpara,mientras que el electrónico, prácticamente noconsume energía.
27Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Circuitos controlados por atenuadores de potencia
En los horarios donde no se requieren los mismosniveles de iluminación, se pueden bajar los nivelesde iluminación, disminuyendo con ello el consumode energía de la misma.
28Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Circuitos con sistemas temporizadores
En parques y jardines, así como en avenidas, sepuede apagar un porcentaje de las lámparas adeterminada hora, con el consecuente ahorro deenergía derivado de esta acción.
29Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Control horario:Este se realiza mediante la programación de losencendidos y apagados de circuitos de iluminación,tomando en cuanta las costumbres de uso delinmueble en cuestión. Un controlador (PLC, osimplemente un temporizador), realiza la función.
30Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
EL LUMINARIO
El luminario tiene básicamente dos objetivos: albergar a lalámpara y al balastro, y el de producir los efectos de luzdirecta, indirecta, difusa, etc. Una de las característicasmás importantes del luminario para aprovechar mejor laluminosidad de la lámpara es el índice de refractancia deéste. Mientras mejor habilitado esté para reflejar los rayosluminosos que le llegan, más eficiente será.
31Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Reflector EspecularEn los sistemas de iluminaciónfluorescente, una de las técnicasde ahorro de energía másefectivas está en la instalación dereflectores especulares dentrodel luminario.
EL LUMINARIO
32Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
EL LUMINARIO
Reflector Especular
El uso de reflectores especulares tiene primordialmente dosobjetivos:
1. Aumentar el nivel de iluminación sin aumentar la cargainstalada.
2. Reducir el número de watts por luminario al 50%. En elcaso de luminarios de 2 lámparas se puede tener 1instalada y en el caso de 4 lámparas, solo 2.
33Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
EL LUMINARIO
Reflector Especular
En algunos casos, el uso de reflectores no proporciona elmismo nivel de iluminación al retirar el 50% de lámparas. Enestos casos se pueden efectuar las siguientes acciones:
- Instalación de lámparas de mayor emisión de flujoluminoso: por ejemplo, sustitución de luz día por blancofrío o lámparas T-8.
- Pintado de las paredes, columnas y techos a coloresmás claros.
34Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Aprovechamiento de la luz natural
35Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Aprovechamiento de la luz natural
36Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Sistemas de Iluminación
ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO DE ENERGÍA
Aprovechamiento de la luz naturalDomos Solares
37Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Auditoría Energética a Sistemas de Aire Acondicionado y
Refrigeración
38Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas Aire Acondicionado y Refrigeración
Estrategias de operación
Rendimientodel equipo
Disminuciónde gananciasde calor
CLASIFICACIÓN DE LAS ÁREAS DE OPORTUNIDAD DE AHORRO
• Temperatura de Confort
• Administración de la Demanda
• Uso de Variadores de Frecuencia
• Sustitución del equipo
• Mantenimiento
• Mejoras al ciclo de refrigeración
• Disminuir ganancias de calor por elementos arquitectónicos.
• Reducir las cargas térmicas en el interior de las áreas acondicionadas
39Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Temperatura de confort
La temperatura de confort es función de variosparámetros. Dentro los principales se encuentran:
• Humedad relativa• Tiempo de permanencia• Edad y Sexo• Aclimatación• Actividad• Circunambiente• Costumbres en el vestir
Aire Acondicionado y Refrigeración
40Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Temperatura de confort
¿ A qué temperatura sedeben fijar los termostatos ?
Humedad Relativa
(%)
Temperatura de Confort
(°C)
10 28.120 27.230 26.340 25.450 24.660 23.970 23.380 22.790 22.2
100 21.7
Aire Acondicionado y Refrigeración
41Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Temperatura de confort
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 2 4 6 8 10
Aho
rro
de e
nerg
ía (1
0%)
Aumento de la temperatua (°C)
Ahorros por ajuste de termostatos
Aire Acondicionado y Refrigeración
42Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Administración de la demanda
Aire Acondicionado y Refrigeración
43Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Administración de la demanda
Aire Acondicionado y Refrigeración
44Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Uso de variadores de velocidad
Los variadores de frecuencia en los sistemas deaire acondicionado tienen las siguientesaplicaciones:
Ø En compresores centrífugos
Ø En ventiladores de manejadoras de caja de volumenvariable
Ø En bombas de agua helada de sistemas tipo chiller.
Ø Ventiladores en torres de enfriamiento.
Aire Acondicionado y Refrigeración
45Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Uso de variadores de velocidad en compresores
Línea de operación a presión constante
% de velocidad
100%
80%
60%
40%
Gasto (%)
Presión de descarga
20 40 60 80 100
AB
Curvas Características de Operación de Compresores Centrífugos
Aire Acondicionado y Refrigeración
46Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
La potencia eléctrica demandada por el motor delcompresor, se comporta de acuerdo a las leyes deafinidad, por lo que la reducción de la velocidad del100% al 80%, significará una reducción de la potenciademandada de:
HP80% / HP100% = (N80%)/ N100% )3 = 51.2 %
Estrategias de Operación• Uso de variadores de velocidad en compresores
Aire Acondicionado y Refrigeración
47Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Estrategias de Operación• Uso de variadores de velocidad en manejadoras
con caja de volumen variable.
Zona A Zona B Zona C Zona D
10,000 cfm 10,000 cfm 10,000 cfm 10,000 cfm
40,000 cfm
Aire Acondicionado y Refrigeración
48Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
CHILLER
REFRIGERANTE
BOMBA
F&C F&C F&C F&C F&C
Estrategias de Operación• Uso de variadores de velocidad en bombas de
agua helada en sistemas tipo chiller.
Aire Acondicionado y Refrigeración
49Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del Equipo
• Sustitución del equipo
• Mantenimiento
• Mejoras al ciclo de refrigeración
Aire Acondicionado y Refrigeración
50Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
La sustitución del equipo es una medida muyrentable, cuando se observan las siguientescondiciones:
• El equipo es de baja eficiencia
• La eficiencia del equipo se encuentra depreciada porantigüedad y/o daños sufridos.
• El equipo es de uso intensivo.
Con frecuencia con la sola presencia de una de estascondiciones basta para que la medida sea rentable.
Aire Acondicionado y Refrigeración
51Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
Cálculo del Rendimiento
El rendimiento del equipo se determina mediantemediciones utilizando alguno de los tres métodosexistentes para hacerlo:
• Lado aire
• Lado agua (aplica para sistemas tipo chiller)
• Lado refrigerante
Aire Acondicionado y Refrigeración
52Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
Cálculo del Rendimiento (lado aire)
Este método consiste en calcular por el lado aire, lacantidad de calor que la unidad está removiendo, asíhabrá que medir:
Ø El flujo másico de aire
Ø La temperatura y humedad del aire a la entrada
Ø La temperatura y humedad a la salida
Ø Potencia eléctrica demandada
Aire Acondicionado y Refrigeración
53Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
Cálculo del Rendimiento (lado aire)
Conocida la temperatura y humedad del aire, en lacarta psicrométrica encontramos la entalpía
El calor removido es:
Q = Ma (h1 – h2 )
El rendimiento es:
EER = Q / Pe
Aire Acondicionado y Refrigeración
54Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Carta Psicrométrica
h = 28.5 Btu/lb
Aire Acondicionado y Refrigeración
55Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
Cálculo del Rendimiento (lado agua)
Para el caso de equipos tipo Chiller, el métodoconsiste en medir:
Ø El flujo másico de agua
Ø La temperatura del agua a la entrada
Ø La temperatura del agua a la salida
Ø La potencia eléctrica demandada
Aire Acondicionado y Refrigeración
56Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
Cálculo del Rendimiento (lado agua)
Conocida la temperatura del agua a la entrada y lasalida
El calor removido es:
Q = M * CP * (T2 – T1)
El rendimiento es:
EER = Q / Pe
Aire Acondicionado y Refrigeración
57Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
Cálculo del Rendimiento (lado refrigerante)
En este método, las mediciones se realizan en el lado delrefrigerante, las mediciones a realizar son:
Ø Flujo de refrigerante
Ø Presión a la entrada del evaporador
Ø Presión a la salida del evaporador
Ø Potencia eléctrica demandada
Aire Acondicionado y Refrigeración
58Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo
Cálculo del Rendimiento (lado refrigerante)
Conocida la presión de alta y baja, en el diagrama deMollier encontramos la entalpía del refrigerante
El calor removido es:
Q = Mr (h1 – h2 )
El rendimiento es:
EER = Q / Pe
Aire Acondicionado y Refrigeración
59Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas Aire Acondicionado y Refrigeración
60Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
COMPRESIÓN
CONDENSACIÓN
EXPANSIÓN
EVAPORACIÓN
h1 h2
Aire Acondicionado y Refrigeración
61Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo.- Análisis de un caso
Un Hotel cuenta con un equipo de agua helada para elacondicionamiento del aire. El compresor es centrífugode 250 toneladas de refrigeración nominales, y tienemás de 20 años en servicio. Determinar el período derecuperación de la inversión, si éste se sustituye por unequipo nuevo con compresor de tornillo y un EER de16.9 Btu/W-h. Cuyo costo es de 94,870.00 USD
El costo de la energía eléctrica es de 0.133 USD/kWh
Aire Acondicionado y Refrigeración
62Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo.- Análisis de un caso
Mediciones efectuadas en el lado agua
Potencia eléctrica demandada: P = 121.5 kW
Flujo de agua: M = 1,758 lt/min
= 105,489 kg/h
Temperatura del agua de salida: Ts = 7.1 °C
Temperatura del agua de retorno: Tr = 9.3 °C
Aire Acondicionado y Refrigeración
63Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo.- Análisis de un caso
Determinación del calor removido por el chiller:
Q = M x CP x ( Tr – Ts )
= (105,480 kg/h) x (1 kcal/kg-°C) x (2.2°C) x (3.968 Btu/kcal)
= 920,798 Btu/h
Determinación del rendimiento:
EER = Q / P
= (920,798 Btu/h) / 121,510 W)
= 7.58 Btu/W-h
Aire Acondicionado y Refrigeración
64Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo.- Análisis de un caso
Cálculo de la potencia demandada por el equipopropuesto:
è P’ = Q / EER
= (920,798 Btu/h) / (16.9 Btu/W-h)
= 54,485 W
= 54.5 kW
Aire Acondicionado y Refrigeración
65Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo.- Análisis de un caso
Cálculo de la potencia eléctrica promedio ahorrada:
Pa = P – P’
= 121.5 - 54.5
= 67.0 kW
Cálculo de la energía ahorrada:
Ea = Pa x horas de operación
= 67.0 kW x 730 h/mes
= 48,910 kWh/mes
Aire Acondicionado y Refrigeración
66Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoSustitución del equipo.- Análisis de un caso
Cálculo del importe de los ahorros por facturación
A$ = Ea * Costo promedio del kWh
= 48,910 kWh x 0.133 $/kWh
= 6,505 USD/mes
Cálculo del período de recuperación de la inversión
PSRI = Inversión / Ahorro anual
= USD 94,870.00 / 6,505 USD/mes
= 14.6 meses
Aire Acondicionado y Refrigeración
67Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoMantenimiento
En los sistemas de aire acondicionado existe una relaciónmuy estrecha entre el mantenimiento y el consumo deenergía.
Un mantenimiento deficiente se manifestará en:
• Caída de presión del refrigerante, originada por fugas degas, que se traducen en una disminución de la capacidadde remoción de calor
• Elevación de la presión de trabajo, originada por falta decapacidad de condensación y/o evaporación, porsuciedad en el condensador y/o evaporador, la que traerácomo consecuencia un mayor consumo de energía.
Aire Acondicionado y Refrigeración
68Diapositiva:
Sesión 5 de 8
Auditorías Energéticas
Rendimiento del EquipoMantenimiento
Medidas recomendadas:La medida consiste en recomendar la implantación de unprograma de mantenimiento predictivo y preventivo quecontemple al menos las siguientes actividades
Mtto. Preventivo• Limpieza y sustitución en su
caso de filtros• Limpieza y desincrustación de
condensadoras• Limpieza y desincrustación de
evaporadoras• Limpieza y lubricación de
componentes mecánicas
Mtto. PredictivoMedición, registro y análisis delcomportamiento de:• Presión en alta y baja del
refrigerante• La corriente y el FP de los
motores.• Vibraciones mecánicas en
rodamientos.
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Rendimiento del EquipoMejoras al ciclo de refrigeración
En algunos sistemas y bajo determinadas circunstancias,es posible lograr mejoras al ciclo de refrigeraciónmediante:
• Utilización de refrigerantes de más alto desempeño
• Instalación de turbuladores que propicien un mejorarrastre del aceite lubricante en el evaporador
• Instalación de intercambiadores de calor produzcan unsub-enfriamiento del líquido al evaporador
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Rendimiento del EquipoMejoras al ciclo de refrigeración
RefrigeranteInstalación de gases refrigerantes de menor densidad yalto efecto de refrigeración.
Por ser menos denso el refrigerante, éste trabajará amenores presiones, disminuyendo el trabajo en elcompresor. Tal es el caso de la sustitución delrefrigerante R-22, por gas hidrocarbonado HC22,mediante la cual se suelen conseguir ahorros de energíade entre 10 y 25%,
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Rendimiento del EquipoMejoras al ciclo de refrigeración
Refrigerante
Ventana de 36,000 Btu/h Unidad R-22 HC-22
Presión de Descarga Kg/cm2 16.2 13.0
Presión de Succión Kg/cm2 3.4 3.9
Potencia Eléctrica W 3,280 2,540
Efecto de Refrigeración Kcal/kg 35.9 61.4
Capacidad de Refrigeración Btu/h 28,820 30,876
Rendimiento (EER) Btu/W-h 8.79 12.16
Ahorro % 26%
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Rendimiento del EquipoMejoras al ciclo de refrigeración
Refrigerante
Paquete 120,000 Btu/h Unidad R-22 HC-22
Presión de Descarga Kg/cm2 15.10 12.29
Presión de Succión Kg/cm2 4.21 4.42
Potencia Eléctrica W 13,833 12,083
Efecto de Refrigeración Kcal/kg 37.20 63.97
Capacidad de Refrigeración Btu/h 117,685 115,186
Rendimiento (EER) Btu/W-h 8.51 9.53
Ahorro % 11.39
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Rendimiento del EquipoMejoras al ciclo de refrigeración
TurbuladoresUna buena alternativa de ahorro de energía consiste eninstalar turbuladores antes del evaporador, de maneraque se incremente la turbulencia del refrigerante, semejore el arrastre del aceite lubricante, mejore latransferencia de calor en el evaporador, mejore laeficiencia del ciclo y se ahorro energía.
Ahorros de entre 10 y 15%, se suelen obtener con el usode estos dispositivos.
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Rendimiento del EquipoMejoras al ciclo de refrigeración
Intercambiadores de CalorEl intercambiador pone en contacto la tubería deaspiración y la de líquido a contracorriente de maneraque se incremente el recalentamiento y el sub-enfriamiento.
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Rendimiento del EquipoMejoras al ciclo de refrigeración
Intercambiadores de Calor
Δh
Δh'
Pres
ión
Entalpía
Subenfriamiento
Sobre calentamiento
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Disminución de Ganancias de CalorElementos arquitectónicos.
Medidas recomendadas:Ø Colocar materiales aislantes en muros y techos
Ø Aplicar acabados reflectivos en muros y techos
Ø Instalar cortinas en puertas y ventanas de vidrio
Ø Instalar elementos que produzcan sombra en puertas yventanas
Ø Instalar dobles puertas o cortinas de aire en accesos dealto transito.
Ø Sellar hendiduras por donde se tengan infiltraciones
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Disminución de Ganancias de CalorCargas térmicas en el interior
Medidas recomendadas:
• Sustituir los sistemas de iluminación, con equipos máseficientes
• Sacar de las áreas acondicionadas equipo y maquinariaque produzca calor
• Habilitar el modo de ahorro de energía a las computadoraspersonales
• Mantener des-energizados máquinas y equipos que no seestén utilizando.
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Diapositiva:
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Fin de Sesión
Comentarios, dirigirse a:
Ing. Ramón Rosas Moyaramonrm@ergonplus.com
Próxima sesión: Lunes 22 de Noviembre 9:00 a.m. hora de Quito
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