Anexo - Gráficos obtenidos con el software Climacheck

Anexo del artículo: Caso práctico y real de sustitución de un sistema frigorífico con R-404 A a R-407 A, en baja temperatura de evaporación

1- COMPARACIÓN DEL C.O.P. OBTENIDO

1.1- C.O.P. obtenido con el R-404 A

C.O.P. obtenido con el R-404 A
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Se observa un COP comprendido entre 2.1 y 1.9 durante toda la medición.

1.2- C.O.P. obtenido con el R-407 A

C.O.P. obtenido con el R-407 A
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En este caso, con R-407 A, se observa un COP comprendido entre 2.6 y 2.1 durante toda la medición, siendo el COP medio superior a 2.4, claramente mejor al del R-404 A.

2.-Comparación de flujos másicos.

2.1- Flujo másico obtenido con R-404 A

Flujo másico obtenido con R-404 A
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Se observa un flujo másico medio en torno a los 275 gr/s de R-404 A durante toda la medición.

2.2- Flujo másico obtenido con R-407 A

Flujo másico obtenido con R-407 A
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Se observa un flujo másico medio en torno a los 210 gr/s de R-407 A durante toda la medición.

Esto se traduce en un menor trabajo por parte del compresor para producir la misma potencia frigorífica, ya que al desplazar menor masa el consumo eléctrico disminuye.

 

  • Nota: la potencia eléctrica media consumida por el compresor en la medición realizada con R-404 A es de 15.4 KW, mientras que en el caso del R-407 A es de 13.3 KW, por eso hemos obtenido mejor COP en el caso del R-407A.

 

3- Comparación de flujos volumétricos

NOTA: El flujo volumétrico de un compresor es un dato característico del mismo, y por tanto no depende de qué gas estamos usando en la medición. Es por tanto de esperar que en la comparación entre R-404 A y R-407 A los resultados sean similares entre sí, y cercanos a los 106.5 m3/h que indica el fabricante de este compresor (semi-hermético COPELAND de 25 CV).

3.1- Flujo volumétrico obtenido en la medición con R-404 A

Flujo volumétrico obtenido en la medición con R-404 A
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El flujo volumétrico está comprendido entre 108 y 94 m3/h durante toda la medición, siendo la media de 102 m3/h, bastante parecido a lo indicado por el fabricante.

3.2- Flujo volumétrico obtenido en la medición con R-407 A

Flujo volumétrico obtenido en la medición con R-407 A
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El flujo volumétrico está comprendido entre 110 y 92 m3/h durante toda la medición, siendo la media de 102 m3/h, al igual que en el caso anterior, bastante parecido a lo indicado por el fabricante.

4- Comparación de potencias disipadas en evaporador y condensador

4.1- Potencia frigorífica y calorífica con R-404 A

Potencia frigorífica y calorífica con R-404 A
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Con R-404 A, la potencia frigorífica se encuentra alrededor de los 31 KW, y la calorífica es de 45 KW aproximadamente. (cuando nos acercamos a la temperatura de consigna y las temperaturas de condensación y evaporación)

4.2- Potencia frigorífica y calorífica con R-407 A

Potencia frigorífica y calorífica con R-407 A
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Con R-407 A los datos son muy parecidos a los anteriores con R-404 A, es decir, una potencia frigorífica en torno a los 32 KW y una potencia calorífica a disipar en el condensador cercana a los 44 KW.

Hay que hacer notar, no obstante, que para producir la misma potencia frigorífica, con R-407 A el compresor consume menos potencia eléctrica, como se ha visto en la comparación de caudales másicos (ver gráficas anteriores).Además, la capacidad frigorífica con el R-404 A sería mejor si hubiéramos ajustado correctamente el recalentamiento de la VET con este producto.

5- Comparación de temperaturas de descarga y condensación

5.1- Temperaturas de descarga y condensación con R-404 A

Temperaturas de descarga y condensación con R-404 A
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La temperatura de descarga se mantiene en todo momento entre 70 y 75º C, mientras que la de condensación se encuentra entre 35 y 40 ºC, muy superior a los 16ºC de entrada de aire exterior en el condensador.

5.2- Temperaturas de descarga y condensación con R-407 A

Temperaturas de descarga y condensación con R-407 A
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La temperatura de descarga se sitúa, en esta aplicación, alrededor de los 80ºC, mientras que la condensación se sitúa alrededor de los 32ºC, muy superior a los 14ºC de entrada de aire exterior en el condensador.

Nota: En ambos casos se observa un salto térmico (ΔT) entre Tª exterior y la temperatura de condensación del refrigerante, en torno a los 20 ºC, lo cual nos indica que el condensador debería ser mayor, para situar este ΔT en torno a los 10ºC. Se conseguiría con ello una menor Tª de condensación y un mayor rendimiento termodinámico.

6- Temperaturas de evaporación y aspiración

6.1- Temperaturas de evaporación y aspiración con R-404 A

Temperaturas de evaporación y aspiración con R-404 A
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Observamos que el R-404 A evapora en torno a -30ºC mientras que la temperatura interior de la cámara se sitúa en -20ºC, lo cual nos indica un ΔT cercano a 10ºC. La temperatura de aspiración se sitúa entre -5 y -10ºC.

6.2- Temperaturas de evaporación y aspiración con R-407 A

Con el R-407 A se obtienen resultados muy similares, pero con temperaturas de aspiración en torno a los -12ºC (es decir presenta menos recalentamiento, de lo que se trata el punto siguiente de este anexo.)

Nota: Este ΔT de 10ºC entre Tª de evaporación y Tª de cámara produce una humedad relativa interior del 70%, seguramente muy inferior al deseado para no secar los alimentos congelados. Sería necesario por tanto aumentar el tamaño de los evaporadores para reducir este ΔT a 5ºC y obtener una humedad relativa del 90-95% que es la óptima para la conservación de pescados y mariscos a -20ºC.

7- Comparación de recalentamiento y subenfriamiento

7.1- Recalentamiento y subenfriamiento con R-404 A

Recalentamiento y subenfriamiento con R-404 A
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El subenfriamiento se encuentra entre 0 y 10ºC. El recalentamiento se sitúa entre 20 y 25ºC, lo cual es demasiado, aún teniendo en cuenta que parte del recalentamiento (5-6ºC) se debe a un intercambiador de calor situado entre la línea de aspiración y la línea de líquido. (suction gas heat exchanger). El recalentamiento total ideal debería estar situado entre los 9 y los 14ºC (teniendo en cuenta que 6º corresponden a este intercambiador y el resto al evaporador).Es por tanto necesario regular la válvula de expansión para conseguir un menor recalentamiento. (o bien cambiar el orificio si el equipo tuviera que funcionar con R-404 A).

7.2- Recalentamiento y subenfriamiento con R-407 A

Recalentamiento y subenfriamiento con R-407 A
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En este caso el subenfriamiento es más o menos estable alrededor de los 10ºC y el recalentamiento medio durante la medición es de 12ºC (bastante aceptable).

8- Comparación de la potencia consumida en el compresor

8.1- Consumo de potencia con R-404 A

Consumo de potencia con R-404 A
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Con R-404 A, el consumo es bastante estable alrededor de 15.4 KW.

8.2- Consumo de potencia con R-407 A

Consumo de potencia con R-407 A
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Con R-407 A, el consumo se estabiliza alrededor de 13 KW

Nota: Como ya se ha visto en el capítulo 4 de estas gráficas, con ambos refrigerantes obtenemos una potencia frigorífica de 31-32 KW, pero aquí observamos que el consumo eléctrico con R-407 A es aproximadamente un 14-16% inferior durante nuestra evaluación.

9- Comparación del deslizamiento del refrigerante

9.1- Deslizamiento con R-404 A

Deslizamiento con R-404 A
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Vemos, con escala bastante ampliada, que el deslizamiento (diferencia entre punto de burbuja y punto de rocío) se sitúa en torno a 0.6-0.7 ºC .(inferior a 1ºC)

9.2- Deslizamiento con R-407 A

 

Deslizamiento con R-407 A
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En este caso, el deslizamiento se sitúa en torno a los 6ºC, bastante superior al del R-404 A.

10- Trazado del ciclo en el diagrama P-H del refrigerante R-407 A


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Aquí podemos observar el ciclo recorrido por el refrigerante R-407 A operando a 0.78 BAR relativos en baja presión y 13.44 bar en alta presión (-29ºC, +32ºC).