ES2324146B1 - Sistema de aprovechamiento energetico, en forma de calor, a partir de una instalacion de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Sistema de aprovechamiento energético, en forma
de calor, a partir de una instalación de refrigeración, que
comprende una serie de equipos que se acoplan en cascada al sector
de alta de la instalación frigorífica de la cual se desvían los
gases de descarga hacia un depósito desrecalentador (AP1)en
el que barbotean y se enfrían hasta su temperatura de saturación,
del cual, se aspira una cantidad determinada de gases saturados, por
medio de al menos un compresor (HPC) que los comprime a alta
presión y temperatura y los descarga hacia unos intercambiadores
(HE) en los que se enfría y condensan, cediendo su calor sensible y
latente, para conseguir que el fluido calefactor de dichos
intercambiadores (agua, aire o cualquier otro) eleve su temperatura
por encima de la que se alcanzaría con los gases de descarga de la
instalación de refrigeración.
Description
Sistema de aprovechamiento energético, en forma
de calor, a partir de una instalación de refrigeración.
Dado el creciente coste de la energía, la
escasez e importancia de los recursos hídricos, la necesidad de los
países en reducir sus emisiones de CO2 para cumplir con el
Protocolo de Kyoto, el deseo de reducir la dependencia del petróleo
y en definitiva el afán de fomentar un desarrollo sostenible de las
industrias y de nuestra sociedad en su conjunto, se presenta el
sistema como una aportación tecnológica que contribuya en buena
medida a satisfacer todas estas necesidades en los sectores de la
industria y de los servicios a que va destinado.
El propósito principal del sistema es el de
proporcionar calor a temperaturas moderadas (hasta +80ºC) al agua o
a cualquier otro fluido caloportador y al más bajo coste energético
posible. Podemos simplificar, definiendo este sistema como un
substituto de las calderas en las aplicaciones a que va destinado,
pero sin la necesidad de consumir combustible alguno.
El sistema se basa en el principio termodinámico
de la bomba de calor, presentado por el ilustre físico Lord Kelvin
de Largs a final del siglo XIX; siendo su particularidad
tecnológica y la novedad del sistema el hecho de que va acoplado en
cascada a un sistema frigorífico existente, del que extrae el calor
y lo libera a una temperatura más elevada para su aprovechamiento
en los procesos que se requiera. El sistema es la solución óptima
en aquellos procesos industriales donde existe demanda simultánea
de refrigeración y calefacción. Algunas de estas aplicaciones, a
título de ejemplo, son las siguientes:
\bullet Los procesos de secado del jamón y
embutidos, para los cuales se utilizan baterías
aleta-tubo de refrigeración, calefacción primaria y
calefacción de apoyo. En la actualidad estos procesos funcionan con
sistemas frigoríficos, con calor recuperado en descarga del sistema
frigorífico y con calderas de gas, gasoil o
fuel-oil. En estas aplicaciones, el sistema
permitiría la reducción del consumo de combustible, la reducción
del consumo eléctrico del sistema frigorífico instalado, así como
la reducción del agua de condensación del sistema frigorífico, si
se tratase de condensación evaporativa.
\bullet Los mataderos, donde por una parte
existen grandes demandas de refrigeración en el tratamiento y
conservación de la carne, a la vez que se consumen grandes
cantidades de agua caliente para la limpieza y los procesos de
escaldado. Las industrias actuales utilizan sistemas de
refrigeración de diversos tipos para satisfacer las necesidades de
frío y calderas de combustibles diversos para la obtención del agua
caliente y el vapor. En estas aplicaciones de nuevo, el sistema
permitirá la reducción del consumo de combustible, la reducción del
consumo eléctrico del sistema frigorífico instalado, así como la
reducción del agua de condensación del sistema frigorífico, si se
tratase de condensación evaporativa.
\bullet En las industrias conserveras, donde
el escenario es similar al anterior, ya que existen grandes
demandas frigoríficas así como de agua caliente.
\bullet Las industrias cerveceras, con
enormes necesidades de refrigeración y de calor para el aire de
secado y para el agua caliente de proceso.
Actualmente los sistemas de refrigeración y los
sistemas de calentamiento de agua sanitaria, o para calentar el
agua glicolada de unas baterías calefactores auxiliares, son
independientes. Se conocen algunos sistemas que aprovechan el calor
emitido por los condensadores de una planta frigorífica que
consisten básicamente en introducir total o parcialmente los
condensadores del circuito de frío en el compartimento a calentar
para capturar y emitir la energía calorífica o para conducirla por
una o varias salidas hacia la zona o departamento que se desee
calentar (ES-2214116). Estos sistemas ni emplean el
fluido que circula por el circuito de alta en la instalación de
refrigeración, ni se acoplan en dicho circuito, si no que son
sistemas independientes, sin conexión entre sí; por ello, el
aprovechamiento del calor desprendido solo se puede hacer hasta
alcanzar la temperatura del condensador y nunca se puede obtener en
el calor "enriquecido" a temperatura superior.
El sistema de la invención se acopla en cascada
al sector de alta de un sistema frigorífico cualquiera, trabajando
en paralelo con el sistema de condensación, del que "roba" el
calor que "enriquece" liberándolo a una temperatura más
elevada al fluido calefactor de proceso (agua, aire o cualquier
otro), con un bajo consumo energético eléctrico. Este sistema
incluye al menos los siguientes equipos y dispositivos:
- a)
- Un desrecalentador que conecta con el circuito de alta del sistema frigorífico a través de un desvío para los gases de descarga procedentes de la planta frigorífica y que está constituido por un depósito en el que dichos gases barbotean y se enfrían hasta su temperatura de saturación.
- b)
- Al menos una unidad de compresión que aspira una cantidad determinada de gas saturado del desrecalentador, los comprime a alta presión y temperatura y los descarga hacia varios intercambiadores.
- c)
- Al menos un intercambiador en el que los gases de descarga del sistema propuesto se enfrían, cediendo parte de su calor sensible para el calentamiento de agua sanitaria, cediendo su calor latente de condensación en un circuito de agua o agua glicolada caliente, o en unas baterías calefactoras auxiliares.
Se trata de un sistema
abierto-directo, es decir que comparte el mismo
fluido refrigerante del sistema frigorífico, del que roba calor que
libera a una temperatura más elevada al fluido calefactor de
proceso. Los gases de descarga procedentes de la planta frigorífica
se desvían hacia el depósito desrecalentador en el que barbotean y
se enfrían hasta su temperatura de saturación, siendo aspirado de
este depósito por al menos un compresor que aspira una cantidad
determinada de gas saturado, lo comprime a alta presión y
temperatura y descarga hacia unos intercambiadores en los que se
enfrían y condensan, cediendo su calor sensible y latente para su
aprovechamiento. Los gases saturados, que no son aspirados por
dicha unidad de compresión continúan fluyendo hacia los
condensadores de la planta frigorífica de modo convencional y el
fluido condensado en los intercambiadores es drenado y expansionado
de forma continua hacia el desrecalentador en el cual el gas se
separa del líquido, siendo el primero aspirado de nuevo por los
compresores, mientras que el líquido se acumula en el fondo de este
depósito desrecalentador y es utilizado para saturar los gases de
descarga que van fluyendo desde la planta frigorífica y para
alimentar con líquido al sector de baja de la planta
frigorífica.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra esquemáticamente el sistema
de la invención, acoplado a una instalación frigorífica, en el que
se han indicado las distintas potencias caloríficas.
La figura 2 muestra un ejemplo de implantación
de este sistema a una industria de secaderos de jamones, en la que
se utiliza el glicol caliente como fluido calefactor principal y
adicionalmente una menor cantidad de agua sanitaria para labores de
limpieza y otros usos sanitarios.
La figura 3 muestra un ejemplo de implantación
del sistema anterior, en el que por una parte se extrae calor útil
en un fluido secundario (agua caliente, agua glicolada caliente u
otros), a la vez que se genera gas caliente que es utilizado como
fluido calefactor por el propio circuito frigorífico al que va
acoplado.
El concepto de funcionamiento de este sistema
queda ilustrado en la figura 1, donde se muestra una instalación
frigorífica por compresión de vapor, atendiendo a varias cámaras
frigoríficas, que extrae "Qc" potencia calorífica
(frigorífica) de dichas cámaras y libera en la descarga dicha
potencia más la potencia de compresión del sistema frigorífica;
esto es "Qd= Qc + HxW", siendo "HxW" la potencia de
compresión del circuito frigorífico. De esa energía calorífica en
descarga "Qd", el sistema puede absorber una cierta cantidad
"Qe" (en forma de gases de descarga o de agua
de condensación) para "enriquecerlo" y suministrarlo como calor recuperado a una temperatura más alta, como "Qr".
de condensación) para "enriquecerlo" y suministrarlo como calor recuperado a una temperatura más alta, como "Qr".
Dicho calor "Qr" substituye total o
parcialmente el generado por una caldera de combustión
convencional. El "enriquecimiento" del calor extraído
"Qe" requiere de un cierto consumo energético "Wbc" que se
compensa muy favorablemente con la reducción de consumo del
combustible fósil de la caldera calefactora, con la reducción de
consumo eléctrico en el sistema de condensación frigorífico (y
eventualmente en la compresión frigorífica en caso de reducción de
la presión de condensación) y con el menor consumo de agua, en caso
de tratarse de una planta frigorífica con condensación por agua.
Desde el punto de vista medioambiental también se consigue una
reducción en las emisiones gaseosas generadas por la combustión; en
especial el CO2.
El sistema va acoplado al sector de alta del
sistema frigorífico de forma
"abierta-directa", es decir, compartiendo el
mismo fluido refrigerante del sistema frigorífico según esquema
representado en la figura 2. El diagrama presentado corresponde a
un sistema destinado a una industria de secaderos de jamones, en la
que se utiliza el glicol caliente a 50ºC como fluido calefactor
principal y adicionalmente una menor cantidad de agua sanitaria a
60ºC para labores de limpieza y otros usos sanitarios.
En la actualidad esta industria obtiene el
glicol caliente a temperaturas más bajas mediante un intercambiador
de recuperación del calor en gases de descarga de la planta
frigorífica, combinado con una caldera de gasoil. El agua caliente
sanitaria se obtiene también con caldera de gasoil.
El estudio técnico de ahorro realizado para este
sistema y la industria en cuestión muestra que en un año se deberán
ahorrar 456.000 litros de gasoil, 10.000 m^{3} de agua, con tan
solo un incremento de consumo eléctrico de 103.600 kWh. Estos
ahorros traducidos a las tarifas actuales del usuario suponen un
ahorro económico anual de aproximadamente 300.000 Euros.
El fluido primario utilizado por el sistema es
el amoniaco, compartido como fluido refrigerante con la planta
frigorífica a la que va acoplado.
El sistema se acopla a la planta frigorífica en
los siguientes puntos:
- -
- Al colector de gases de descarga mediante las válvulas manuales de derivación (HV1), (HV2) y la de seccionamiento (HV3). Con esta conexión se consigue desviar los gases de descarga de la planta frigorífica hacia el desrecalentador o saturador (AP1).
- -
- Al colector de líquido de alta con las válvulas manuales de derivación (HV4), (HV5), la de seccionamiento (HV7) y la de compensación (HV6).
- -
- Al sector de baja con líquido de inyección en el injerto (I1); en este caso a la entrada de un economizador a presión intermedia.
- -
- Al colector de descarga de válvulas de seguridad de la planta frigorífica. Para ello, la unidad dispone de su propio colector al que van conectadas varias válvulas y a su vez va conectado al colector general de la planta frigorífica que descarga al exterior en una zona segura.
El sistema se acopla al circuito de agua
glicolada caliente a través de los colectores generales de
impulsión y retorno mediante las válvulas de mariposa (VM1 y VM2),
respectivamente.
El sistema se acopla a la red de agua caliente
sanitaria en la entrada de agua fría de red mediante la válvula de
bola (VB1) y, hacia los acumuladores o circuito de consumidores de
agua caliente sanitaria, mediante la válvula de bola (VB2).
El sistema es acoplado a la red de aire
comprimido de control mediante el conjunto válvula reguladora
(VRAC), equipada con manómetro.
Efectuada la conexión del sistema en los puntos
indicados, los gases de descarga procedentes de la planta
frigorífica, a una temperatura de saturación en torno a 30ºC y un
recalentamiento de aproximadamente 45ºC, son desviados hacia el
desrecalentador (AP1), que es un aparato para obtener vapor con
poco recalentamiento de la instalación general. Así pues, en el
desrecalentador (AP1) los gases se hacen barbotea a través del nivel
de amoniaco líquido saturado contenido en el mismo y se enfrían
hasta su temperatura de saturación.
Dependiendo de las necesidades caloríficas
puntuales del proceso, las unidades de compresión (HPC1) y (HPC2)
del sistema aspirarán una cantidad determinada de gas saturado del
desrecalentador (AP1). El gas saturado que no es aspirado por las
unidades de compresión (HPC1-HPC2) continúa
fluyendo hacia los condensadores de la planta frigorífica de modo
convencional.
Las unidades de compresión
(HPC1-HPC2) están especialmente desarrolladas para
trabajar con altas temperaturas y presiones de descarga, y el
caudal de gas aspirado por las mismas es regulado gracias al sistema
de control autónomo (ZC1) y (ZC2) respectivamente, cuya consigna de
regulación es la temperatura de salida del agua glicolada caliente;
magnitud que es medida por el transmisor (TIC1), vinculado a
(ZC1-ZC2).
Los gases saturados aspirados y comprimidos a
alta presión y temperatura, en este caso temperatura de saturación
variable entre 15ºC - 35ºC y temperatura de gases de 96ºC, son
descargados hacia los intercambiadores (HE1), (HE3) y (HE4). En el
primero de estos intercambiadores los gases se enfrían cediendo
parte de su calor sensible al agua caliente de 60ºC, mientras que
en los dos últimos (HE3 y HE4) los gases se acaban enfriando y
licuando a una temperatura de saturación de 55ºC, cediendo esa gran
cantidad de calor latente o de cambio de estado al agua glicolada
caliente, que retorna a 45ºC y se calienta hasta 50ºC al fluir por
los mencionados condensadores.
El fluido condensado en los intercambiadores
(HE3 y HE4) es drenado y expansionado de forma continua hacia el
desrecalentador (AP1) a través de las válvulas de flotador (FV1) y
(FV2) respectivamente. Las válvulas de flotador drenan y
expansionan el líquido condensado desde las condiciones de
saturación de 55ºC hasta las condiciones de saturación reinantes en
ese momento en el desrecalentador (AP1).
En el proceso de expansión hacia el
desrecalentador (AP1) impuesto por las válvulas de flotador (FV1 y
FV2), se genera un flujo bifásico líquido-gas. En
el desrecalentador el gas se separa del líquido, siendo el primero
aspirado de nuevo por los compresores, mientras que el líquido se
acumula en el fondo del desrecalentador (AP1), siendo utilizado
para saturar los gases de descarga que van fluyendo desde la planta
frigorífica y para alimentar con líquido al sector de baja de la
planta frigorífica.
El desrecalentador (AP1) es un elemento capital
del sistema, en él se produce el desrecalentamiento o saturación de
los gases de descarga de la planta frigorífica, la separación del
líquido saturado y del gas, para que este último pueda ser aspirado
por los compresores (HPC1-HPC2) o para que el
sobrante fluya hacia el sistema de condensación de la planta
frigorífica y para todo esto es necesario mantener un nivel de
líquido bastante constante en el interior del mismo. Este nivel
constante se consigue gracias a la válvula de flotador de rebose
(FV3). Dicha válvula, en virtud de su diseño específico y la
ubicación de su toma de captación, drena de forma continua hacia el
sector de baja presión de la planta frigorífica todo el líquido que
rebasa el nivel de líquido de diseño del desrecalentador.
El desrecalentador (AP1) también dispones de
subsistemas secundarios, necesarios para la operación y seguridad,
tales como la columna de controles de nivel (LSH2) y (LSL2), el
sistema de decantación y recuperación de aceite, un conjunto visor,
un transmisor de presión, así como un conjunto de válvulas manuales
y de seguridad, como se aprecia en el esquema adjunto, algunos de
estos elementos no son estrictamente necesarios para el desarrollo
de la invención.
Como los gases de descarga de la planta
frigorífica suelen arrastrar un cierto porcentaje del aceite de
lubricación utilizado por los sistemas de compresión de la misma,
con el paso del tiempo, y debido al barboteo de dichos gases en el
líquido saturado acumulado en el desrecalentador (AP1), por
diferencia de densidad y no miscibilidad dicho aceite se va
decantando en la parte baja de (AP1), por lo que se hace necesaria
su extracción-recuperación.
Por esta razón se ha equipado al desrecalentador
(AP1) con un pote decantador de aceite (OP), conectado a la fase
líquida y ecualizado por un pequeño tubo hasta la zona de fase gas
de (AP1). Con el transcurso del tiempo, el pote decantador (OP) se
va llenando de aceite y se va vaciando de amoniaco, hasta el
momento en que un control de nivel de aceite detecta suficiente
nivel de éste y genera una señal digital, con la que se activa la
bobina de la válvula solenoide de recuperación. En ese momento y
gracias a la diferencia de presiones existente entre (AP1) y el
sector de baja de la planta frigorífica, el aceite fluye hacia ésta
mientras que el nivel y la válvula de solenoide sigan activados.
Una vez que este aceite ha fluido hacia la planta frigorífica, allí
se recuperará o purgará en la forma habitual.
El aceite recuperado en el pote decantador (OP)
sólo se inyecta hacia la planta frigorífica y no hacia los
compresores (HPC1-HPC2), puesto que éstos están
equipados con separadores de aceite de alta eficiencia de dos
etapas, siendo el arrastre ínfimo, prácticamente despreciable.
Otro subsistema destacable es el de cebado del
desrecalentador para el arranque. Está constituido principalmente
por el recipiente de cebado (AP2), la bomba de cebado (BC), una
válvula de bola electroneumática de cebado (XV1) y la válvula de
alivio (PSV1).
Cuando se arranca el sistema por primera vez o
tras una parada prolongada, el desrecalentador (AP1) estará seco de
líquido y no será posible saturar los gases de descarga, con lo
cual los compresores (HPC1-HPC2) pararían por
alarmas de altas temperaturas de descarga o altas temperaturas de
aceite. Justamente para evitar estas anomalías al arranque es
conveniente que el sistema pueda arrancar con una cierta cantidad
de líquido en el desrecalentador (AP1) para saturar los gases de
descarga, y que de este modo los compresores
(HPC1-HPC2) puedan aspirar gases saturados desde el
primer momento. Este es el propósito del subsistema de cebado.
Dado que la línea de líquido de alta de la
instalación frigorífica es desviada hacia el recipiente de cebado
(AP2), éste siempre está lleno de líquido y por tanto, en cualquier
momento que se abre la válvula electroneumática de cebado (XV1) y
se pone en marcha la bomba de cebado (BC), se produce un trasiego
de líquido de alta desde el recipiente de cebado (AP2) hacia el
desrecalentador (AP1). La válvula de cebado (XV1) se mantiene
abierta y la bomba de cebado en funcionamiento hasta que el control
de nivel de cebado (LSL2) en el desrecalentador se mantiene
abierto. Una vez que el contacto de este nivel de cebado del
desrecalentador (LSL2) de cierra, el nivel de líquido es suficiente
para saturar los gases de descarga y los compresores
(HPC1-HPC2) pueden aspirar gases saturados, con lo
cual inician su secuencia normal de arranque y el sistema se pone
en marcha.
También como elemento auxiliar del subsistema de
cebado y para dar seguridad a la maniobra se ha previsto una
válvula de alivio (PSV1), la cual liberaría todo líquido causante
de una sobrepresión que pudiera quedar confinado entre la válvula
de cebado (XV1), la bomba (BC) y una válvula manual de cebado en el
derecalentador (AP1).
También se ha previsto la contingencia de tener
que transferir líquido saturado desde el desrecalentador (AP1)
hasta el recipiente de cebado (AP2), para evitar que por cualquier
circunstancia adversa de operativa existiera poco volumen de
líquido en el recipiente de preferencia del sistema de enfriamiento
de los compresores de la planta frigorífica y alguno de éstos parase
por alarma de alta temperatura de aceite.
El trasiego de líquido desde el desrecalentador
(AP1) hasta el recipiente de cebado (AP2) o al recipiente de
líquido de la planta frigorífica se realiza en base a la mayor
presión reinante en el fondo de las válvulas de flotador (FV1) y
(FV2 y mediante una válvula automática, unos transmisores de presión
(PT2) y (PT1), los controles de nivel (LSH1-LSL1)
en el recipiente de preferencia de la planta frigorífica, y
eventualmente la válvula principal en descarga PM1, en el caso de
que la diferencia de presión entre (PT2) y (PT1) fuera insuficiente
para asegurar el flujo del líquido.
Retomando el circuito de agua caliente
sanitaria, conviene resaltar que el hecho de utilizar dos
intercambiadores (HE1) y (HE2), con un circuito primario y
secundario de agua caliente y agua caliente sanitaria, se debe a la
necesidad de evitar cualquier contaminación, por ínfima que fuera,
del agua caliente sanitaria con el amoniaco del sistema. Esta
remota posibilidad podría darse en el caso de una fisura en el
intercambiador (HE1) y la consiguiente fuga de amoniaco hacia el
agua. El doble circuito elimina esta remota posibilidad.
Por otra parte, el intercambiado (HE2) agua
caliente-agua caliente sanitaria es del tipo
desmontable, lo cual le confiere una gran ventaja frente a la
necesidad de limpieza de la superficie de intercambio; máxime
pensando en que el agua de red calentada a las temperaturas de
diseño será muy propensa a generar depósitos de Carbonato Cálcico
en la superficie interna del intercambiador.
El circuito primario de agua caliente está
constituido por la bomba recirculadora (BA1), un vaso de expansión
equipado con válvula de seguridad, dos transmisores de temperatura
en impulsión y retorno, así como unos manómetros para la
supervisión del circuito hidráulico durante la puesta en marcha y
las operaciones de mantenimiento.
El circuito secundario de agua caliente
sanitaria está constituido por la bomba recirculadora (BA2), una
válvula de tres vías mezcladora, con su correspondiente controlador
de temperatura de salida, un presostato diferencial para generar un
aviso cuando sea necesaria la programación de la limpieza del
intercambiador (HE2), trasmisores de temperatura en entrada y salida
y transmisor de caudal, manómetros en entrada y salida del
intercambiador, válvula de seguridad, válvulas de bola en entrada y
salida, así como filtro de impurezas a la entrada.
El circuito principal de agua glicolada caliente
está equipado de transmisores de temperatura de impulsión (TIC1) y
retorno (TIT1) . respectivamente y de caudal (FT1), con cuya
información también se habilita un contador de energía y de ahorro
en el control central del sistema. También existe un interruptor de
flujo digital en el colector general de retorno, que evita la
puesta en marcha del sistema si el flujo de glicol caliente no está
previamente asegurado.
Otro subsistema a considerar es el enfriamiento
de las culatas de los compresores, que van refrigeradas con la
propia agua glicolada caliente, desde donde se diversifican dos
ramales de pequeño diámetro y la alimentación va controlada por el
sistema de control autónomo de cada compresor (ZC1) y (ZC2), que a
su vez energiza y desenergizan las válvulas de solenoides en sendos
compresores.
Por último, como las válvulas de cebado (XV1) y
trasiego (XV2) van accionadas con aire comprimido, también se ha
previsto una válvula reguladora de presión de alimentación (VRAC),
con su manómetro y se ha previsto la incorporación de un presostato
de baja presión de aire comprimido que genera un aviso de alarma en
la pantalla del control central del sistema.
El sistema se ha concebido como una unidad
compacta (ver Fig. 1), que integra todos los elementos descritos,
lista para su conexionado a la red eléctrica, a la planta
frigorífica de la que "roba" el calor y al circuito donde debe
liberarlo. No obstante lo anterior, también es factible implantar en
sistema por componentes sueltos si las condiciones de espacio
disponible o dispersión del mismo así lo requieren.
Por otra parte, el sistema descrito como ejemplo
describe una unidad con dos compresores y tres intercambiadores,
sin embargo este número puede variar en función de la configuración
y las necesidades de cada aplicación.
En la figura 3 se describe un sistema
"abierto-directo-mixto",
denominado así porque el sistema libera, por una parte calor útil
en un fluido secundario (agua caliente, agua glicolada caliente u
otros), y a la vez genera gas caliente que es utilizado como fluido
calefactor por el propio circuito frigorífico al que va acoplado.
Este esquema corresponde a un sistema destinado a una industria de
secaderos de jamones, en la que se utiliza el glicol caliente a
50-60ºC como fluido calefactor secundario en las
baterías auxiliares y de estufaje, a la vez que el refrigerante
directo (amoniaco) en forma de gas caliente para atender a las
restantes baterías calefactoras y el desescarche de las
baterías
enfriadoras.
enfriadoras.
En esta figura se observa como el sistema, en
este caso, se acopla a la red de gas caliente amoniaco en la
válvula (XV3); y, en la red de aire comprimido de control mediante
el conjunto válvula reguladora (VRAC2), equipada con un
manómetro.
El evaporador (HE5) cumple la misma función que
los evaporadores (HE3-HE4) de la figura 2. Por lo
demás, el funcionamiento del sistema es igual al que se ha
descripto anteriormente, con la salvedad de que en este caso, para
el circuito de gas caliente intervienen el compresor (HPC1) con su
transmisor de presión en descarga (PT3), la válvula
electroneumática (XV3) y eventualmente la válvula principal
pilotada en descarga (PM1).
En condiciones normales de funcionamiento y
cuando existe demanda de gas caliente, la válvula electroneumática
(XV3) está cerrada, fluyendo el gas, con el compresor (HPC1)
funcionando y regulando su capacidad para mantener la presión de
consigan fijada en su controlador (ZC1) y medida de forma continua
por el transmisor de presión (PT3). En estas condiciones de
funcionamiento normal, la válvula (PM1) está totalmente abierta,
pilotada por una válvula solenoide.
Si por cualquier anomalía el compresor (HPC1)
para por alarma y no se puede generar gas caliente con el mismo, en
ese momento se abre la válvula electroneumática (XV3) y la válvula
principal en descarga (PM1) pasaría a ser controlada por su piloto
de presión constante o diferencial, a la vez que cerrando el piloto
solenoide. Con esta última maniobra de emergencia, la generación de
gas caliente también está asegurada en caso de un paro por alarma o
de mantenimiento del compresor (HPC1).
En el esquema aparecen dos sistemas alternativos
de enfriamiento de culatas y aceite de los compresores (HPC1) y
(HPC2). En el caso del compresor (HPC1), el circuito de agua de
enfriamiento está constituido por el evaporador (HE6) alimentado
por gravedad con el propio amoniaco del desrecalentador (AP1), con
una bomba recirculadora, un vaso de expansión, equipado con válvula
de seguridad, así como manómetros y termómetros en impulsión y
retorno para la supervisión del circuito hidráulico durante la
puesta en marcha y las operaciones de mantenimiento. Por su parte
las culatas del compresor (HPC2), que van refrigeradas con la
propia agua glicolada caliente, desde donde se diversifican dos
ramales de pequeño diámetro y la alimentación va controlada por el
sistema de control autónomo del compresor (ZC2), que a su vez
energiza y desenergiza la solenoide del compresor.
En los ejemplos descritos se ha hecho referencia
al amoniaco como fluido primario utilizado por el sistema. No
obstante, otros fluidos podrían ser utilizados, tal como ciertos
hidrocarburos o hidrofluorocarbonos HFC, siempre que la legislación
y el estado de la tecnología lo permitan.
Claims (7)
1. Sistema de aprovechamiento energético, en
forma de calor, a partir de una instalación de refrigeración
caracterizado porque comprende una serie de equipos que se
acoplan en cascada al sector de alta de la instalación frigorífica,
en paralelo con el sistema de condensación, del que roba calor que
libera a una temperatura más elevada al fluido calefactor de
proceso, efectuándose dicho acoplamiento a través de un desvío para
los gases de descarga procedentes de la planta frigorífica hacia un
depósito desrecalentador (AP1) en el que barbotean y se enfrían
hasta su temperatura de saturación, del cual, al menos una unidad
de compresión (HPC), aspira una cantidad determinada de gas
saturado, lo comprime a alta presión y temperatura y descarga hacia
unos intercambiadores (HE) en los que se enfrían, cediendo su calor
sensible y latente; mientras que el gas saturado que no es aspirado
por dicha unidad de compresión (HPC) continúa fluyendo hacia los
condensadores de la planta frigorífica de modo convencional y el
fluido condensado en los intercambiadores es drenado y expansionado
de forma continua hacia el desrecalentador (AP1), en el cual el gas
se separa del líquido, siendo el primero aspirado de nuevo por los
compresores, mientras que el líquido se acumula en el fondo de este
depósito desrecalentador (AP1) y es utilizado para saturar los gases
de descarga que van fluyendo desde la planta frigorífica y para
alimentar con líquido al sector de baja de la planta
frigorífica.
2. Sistema, según la reivindicación anterior,
caracterizado porque, por una parte libera calor útil en un
fluido secundario (agua caliente, agua glicolada caliente u otros
usos), y otro lado genera, opcionalmente, gas caliente que es
utilizado como fluido calefactor por el propio circuito frigorífico
al que va acoplado.
3. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el desrecalentador (AP1) en
el que se produce la saturación de los gases de descarga de la
planta frigorífica, separándose el líquido saturado y el gas, para
que este último pueda ser aspirado por los compresores
(HPC1-HPC2) mientras que el líquido sobrante fluye
hacia el sistema de condensación de la planta frigorífica, presenta
una válvula de flotador (FV3) que mantiene un nivel de líquido
constante, drenando de forma continua hacia el sector de baja
presión de la planta frigorífica todo el líquido que rebasa el nivel
de líquido de diseño del desrecalentador.
4. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el desrecalentador (AP1)
también dispone de un subsistema de recuperación de aceite de
lubricación utilizado por los sistemas de compresión, que con el
paso del tiempo y debido al barboteo de dichos gases en el líquido
saturado se va decantando en la parte baja del desrecalentador
(AP1) y de éste en un pote decantador de aceite (OP), que se va
llenando de aceite y se va vaciando de amoniaco, hasta el momento
en que un control de nivel de aceite detecta suficiente nivel de
éste y genera una señal digital, con la que se activa la bobina de
la válvula solenoide de recuperación hacia la planta
frigorífica.
5. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el desrecalentador (AP1)
también dispone de un subsistema de cebado del mismo para el
arranque, constituido por un recipiente de cebado (AP2) hacia el
que se desvía la línea de líquido de alta de la instalación
frigorífica, de forma que esté siempre lleno de líquido y por tanto
al abrir la válvula electroneumática de cebado (XV1) y poner en
marcha la bomba de cebado (BC), se produzca un trasiego de líquido
desde el recipiente de cebado (AP2) hacia el desrecalentador (AP1),
hasta que el control de nivel de cebado (LSL2) en el
desrecalentador (AP1) detecte que el nivel de líquido es suficiente
para saturar los gases de descarga y los compresores
(HPC1-HPC2) pueden aspirar gases saturados e
iniciar su secuencia normal de arranque del sistema.
6. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el circuito de agua
caliente sanitaria utiliza dos intercambiadores (HE1) y (HE2) en
cascada, con un circuito primario y secundario de agua caliente y
agua caliente sanitaria, para evitar cualquier contaminación del
agua caliente sanitaria con el amoniaco del sistema.
7. Sistema, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el enfriamiento de las
culatas de los compresores se efectúa por refrigeración a través de
la propia agua glicolada caliente, que se diversifica en dos ramales
de pequeño diámetro controlados por el sistema de control autónomo
de cada compresor (ZC1) y (ZC2); o a través del circuito de agua de
enfriamiento de uno de los evaporadores (HE).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803437A ES2324146B1 (es) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Sistema de aprovechamiento energetico, en forma de calor, a partir de una instalacion de refrigeracion. |
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| ES200803437A ES2324146B1 (es) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Sistema de aprovechamiento energetico, en forma de calor, a partir de una instalacion de refrigeracion. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2324146A1 ES2324146A1 (es) | 2009-07-30 |
| ES2324146B1 true ES2324146B1 (es) | 2010-07-06 |
Family
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|---|---|
| ES (1) | ES2324146B1 (es) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5692387A (en) * | 1995-04-28 | 1997-12-02 | Altech Controls Corporation | Liquid cooling of discharge gas |
| DE10138255B4 (de) * | 2001-08-03 | 2012-06-06 | Gea Grasso Gmbh | Anordnung für Kaskadenkälteanlage |
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2008
- 2008-12-03 ES ES200803437A patent/ES2324146B1/es active Active
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| ES2324146A1 (es) | 2009-07-30 |
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