ES2608972B1

ES2608972B1 - Equipo y procedimiento para medir consumo energético en evaporadores y/o condensadores

Info

Publication number: ES2608972B1
Application number: ES201531459A
Authority: ES
Inventors: Luis HERNANDEZ BLAZQUEZ
Original assignee: Controla Energia S L; Controla Energia SL
Current assignee: Controla Energia S L; Controla Energia SL
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2015-10-09
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2035-10-09
Also published as: ES2608972A1

Abstract

Equipo y procedimiento para medir consumo energético en evaporadores y/o condensadores.#Equipo o dispositivo que cuenta con unos medios para poder medir la entalpía del fluido refrigerante a la entrada de un evaporador (presión y temperatura) y con medios para medir el caudal másico de vapor bombeado por el compresor, así como la entalpia específica a la salida del evaporador (presión y temperatura), de modo que el consumo energético del evaporador es el resultado de multiplicar el caudal másico bombeado por la diferencia de entalpías específicas entre el fluido refrigerante en estado líquido a la entrada del evaporador y la del fluido refrigerante en estado gaseoso (vapor) a la salida del mismo. Gracias al sistema es posible medir el consumo energético de cada uno de los evaporadores de una planta refrigeradora que contara con muchos evaporadores, e independientemente del refrigerante utilizado.

Description

EQUIPO Y PROCEDIMIENTO PARA MEDIR CONSUMO ENERGÉTICO EN EVAPORADORES YIO CONDENSADORES

OBJETO DE LA INVENCiÓN

Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención establece, tanto un equipo, como el procedimiento para la medida del consumo energético en evaporadores y/o condensadores de instalaciones frigoríficas o de refrigeración.

Caracteriza a la presente invención el hecho de que gracias al equipo de la invención es posible conocer el consumo energético instantáneo y acumulado realizado en el evaporador y/o condensador de instalaciones frigoríficas solo frío o bomba de calor respectivamente de un modo preciso, sencillo, e individualizado, para cada una de las baterías, automáticamente e independiente del tipo de refrigerante empleado.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de las instalaciones frigoríficas que utilizan fluidos en los que son aprovechados los cambios de fase o estado, entre estado líquido y estado gaseoso y de manera particular de entre los equipos que permiten medir, calcular, contabilizar y transmitir la cantidad de energía que se cede o absorbe en los equipos en los que se produce la evaporación y/o condensación de estos fluidos, medidos en forma de energía térmica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

En el estado de la técnica se conoce la patente US2008245083 que divulga un método de cálculo de la capacidad de enfriamiento sensible neta de una unidad de refrigeración, que incluye la medición de una presión de descarga de fluido desde un compresor y una presión de succión de un evaporador, el cálculo de una temperatura de condensación del fluido desde el compresor y una temperatura de evaporación del fluido que fluye desde el evaporador, el cálculo de una tasa de flujo de masa del fluido que fluye desde el compresor, el cálculo de la entalpía del fluido que fluye desde el compresor, del fluido que fluye desde la válvula de expansión térmica del fluido, y del fluido que fluye desde el evaporador, el cálculo de una tasa de flujo de masa del fluido que fluye a través del fluido válvula de derivación de gas caliente, y el cálculo de la capacidad neta de enfriamiento sensible.

El método divulgado se usa para determinar el rendimiento de los equipos frigoríficos tomados estos como un todo, es decir, como un conjunto inseparable y por consiguiente para un equipo concreto y un gas concreto.

En la patente EP 2746742 se divulga un medidor de energía térmica para determinar la energía térmica intercambiada por un líquido portador con una sustancia anticongelante. El método divulgado en dicha patente está pensado para un líquido resultado de la combinación de agua junto con glicoles y no para un líquido refrigerante.

Otro documento relacionado con el objeto de la solicitud es la patente US2013192229, que divulga un procedimiento de cálculo energético basado en la diferencia de entalpia entre la entrada y la salida y el caudal másico, pero que lo que se busca es el caudal de agua que hay que suministrar en base al intercambio térmico, para procesos de fabricación de vapor con el fin de evaporar agua de un producto, compuesto o sustancia.

Por otro lado, y más importante es el hecho de que no se refiere a un fluido refrigerante, sino que se refiere a agua.

Ninguno de los equipos conocidos permite calcular el consumo energético térmico de forma directa realizado en un evaporador, donde además el equipo que realiza dicho cálculo lo pueda hacer independientemente del refrigerante que se esté utilizando y cuando se utiliza más de un evaporador.

Por lo tanto, es objeto de la presente solicitud superar los inconvenientes apuntados, desarrollando un equipo que cumpla las funciones anteriormente expuestas, tal y como a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

Es objeto de la presente invención un equipo para medir el consumo de energía de las instalaciones frigoríficas en los elementos terminales, fundamentalmente en los evaporadores y/o condensadores funcionando en modo frío y bomba de calor respectivamente.

El equipo es un contador de energía que busca medir la energía a partir de: medir el caudal másico de un fluido refrigerante en estado líquido que circula por una tubería (tuberías de líquido). Mediante contador mecánico o de ultrasonidos.

medir la entalpía específica (Julios/kg) de este fluido en estado líquido (midiendo

temperatura y presión) con sonda de inmersión para temperatura y lectura directa de

presión y trasladando los datos anteriores a una curva especifica para cada

refrigerante.

medir la entalpía específica del fluido en estado gaseoso a la salida del evaporador,

midiendo temperatura y presión de este.

Hacer las operaciones matemáticas de multiplicar el caudal másico medido por la

diferencia de entalpías específicas, mediante un calculador electrónico.

Un software programado, con las ecuaciones de los gases y las operaciones

matemáticas.

Módulo de comunicación vía radio o por cable.

Para realizar el cálculo del consumo energético el equipo o dispositivo cuenta con unos medios para poder medir la temperatura y la presión del fluido refrigerante en estado líquido a la entrada del evaporador y con medios para medir el caudal másico del fluido refrigerante, así como la temperatura y la presión del fluido refrigerante en estado gaseoso a la salida del evaporador, de modo que el consumo energético del evaporador es el resultado de multiplicar el caudal másico de fluido refrigerante bombeado por la diferencia de entalpías específicas, que las obtiene el calculador mediante la introducción de los valores de los puntos medidos de presión y temperatura en la ecuación propia del gas utilizado.

Gracias al sistema y a las particularidades que presenta, es posible medir el consumo energético de cada uno de los evaporadores y/o condensadores conectados a una sola unidad central, también denominada central frigorífica, este sistema podrá funcionar indistintamente en frío, en bomba de calor o simultáneamente de las dos formas, en instalaciones de dos o tres tubos.

Además, también gracias al hecho de contar con medios que permitan cargar las curvas de diferentes líquidos refrigerantes, es posible utilizar el equipo de medida de consumo energético para diferentes líquidos refrigerantes, es decir, no queda limitado o restringido a un solo tipo de gas refrigerante, pudiéndose utilizar para cualquier tipo de gas conocido o por desarrollar.

Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiendo el experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria.

A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción yen parte de la práctica de la invención.

EXPLlCACION DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.

En la figura 1, podemos observar una representación simplificada de los medios que debe contar el equipo para realizar el cálculo del consumo de energía realizado por un evaporador.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION.

A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta .

En la figura 1 podemos observar un evaporador (1 ) a cuya entrada (2) hay dispuesto partiendo desde el evaporador, en primer lugar, una válvula de expansión (5), seguido de un caudalímetro (4) Y posteriormente un primer medidor de la presión (P1) del fluido refrigerante en estado líquido a la entrada del evaporador y un primer medidor de la temperatura (T1).

A la salida (3) del evaporador (1 ) hay dispuesto un segundo medidor de la presión (P2) del fluido refrigerante en estado gaseoso (vapor) a la salida del evaporador (1), y un segundo medidor de la temperatura (T2).

El equipo contará con un calculador electrónico para calcular la entalpía específica (H1 ) del fluido refrigerante a la entrada del evaporador a partir del primer valor de la presión (P1 ), la temperatura (T1 ) Y los valores de la curva específica correspondientes al liquido refrigerante

utilizado y almacenados previamente en el equipo, denominado calculador (6),

También empleará el calculador electrónico anterior para calcular la entalpia específica (H2) del fluido refrigerante a la salida del evaporador a partir del segundo valor de la presión (P2), la temperatura (T2) y los valores de la curva específica correspondientes al fluido refrigerante utilizado y almacenados previamente en el equipo.

El contador electrónico también se utilizara para calcular el consumo energético a partir del caudal masico medido del fluido o refrigerante a la entrada del evaporador y las diferencias de entalpías específicas H1 y H2 mediante la multiplicación del caudal masico por la diferencia de entalpías específicas.

Una condición conveniente para poder llevar a cabo correctamente la medición del caudal másico del fluido refrigerante es que la distancia (d) entre la válvula de expansión (5) y el caudalímetro (4) sea al menos 10 veces del diámetro del conducto de entrada (6).

Por lo tanto, el procedimiento de cálculo del consumo energético en un evaporador

comprende las etapas de: Medición de la presión (P1 ) Y temperatura (T1 ) del fluido refrigerante en estado líquido a la entrada (2) del evaporador (1). Cálculo de la entalpia especifica (H1 ) de dicho líquido a partir de la medición de la presión y temperatura a partir de la curva especifica correspondiente al fluido refrigerante. Cálculo del caudal másico del fluido refrigerante mediante el caudalímetro (4) Medición de la presión (P2) y temperatura (T2) del fluido refrigerante en estado gaseoso a la salida del evaporador (2) Cálculo de la entalpia específica (H2 ) de dicho fluido refrigerante a partir de la Presión y Temperatura empleando la curva específica correspondiente al fluido refrigerante. Cálculo del consumo energético como el producto del caudal másico por la diferencia de entalpias específicas (H1·H2) del fluido refrigerante en estado líquido a la entrada del evaporador y la del fluido refrigerante en estado gaseoso (vapor) a la salida del evaporador (2).

Envío de los dalos obtenidos por cable o sistema inalámbrico al terminal receptor de

estos, que puede estar situado junto a la central frigorífica o en cualquier otro lugar.

Como los datos se obtienen en tiempo real y en un determinado momento, el

sumatorio de estos a lo largo del tiempo, por ejemplo una hora nos indicara la

5 energía consumida por una hora, expresados en julios o en kwh.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de

10 ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Equipo para medir el consumo energético en evaporadores yJo condensadores

caracterizado porque comprende: Unas sondas para medir una primera presión (P1) Y una primera temperatura (T1) de un fluido refrigerante en estado líquido a la entrada de un evaporador (1) Unas sondas para medir una segunda presión (P2) y una segunda temperatura (T2) del fluido refrigerante en estado gaseoso (vapor) a la salida del evaporador (1) unos medios para medir el caudal másico del fluido refrigerante en estado líquido, caudalímetro (4) un calculador electrónico:

o para calcular la entalpia específica (Julios/kg) (H1) del fluido refrigerante en estado líquido a la entrada del evaporador a partir del primer valor de la presión (P1), la primera temperatura (T1) Y los valores de la curva específica correspondientes al fluido refrigerante utilizado y almacenados previamente en el equipo.

o para calcular la entalpia específica (Julios/kg) (H2) del fluido refrigerante en estado gaseoso a la salida del evaporador a partir del segundo valor de la presión (P2), la segunda temperatura (T2) y los valores de la curva específica correspondientes al fluido refrigerante utilizado y almacenados previamente en el equipo.

o para calcular el consumo energético a partir del caudal o volumen másico medido del fluido refrigerante a la entrada del evaporador y la diferencias de entalpías específicas H1 y H2 mediante la multiplicación del caudal másico por la diferencia de entalpías específicas.
2.-Equipo para medir el consumo energético en evaporadores y/o condensadores según la reivindicación 1, caracterizado por que la que la distancia (d) entre la válvula de expansión

(5) del evaporador y el caudalímetro (4) sea al menos 10 veces del diámetro del conducto de entrada (6)
3.-Procedimiento de cálculo del consumo energético en un evaporador y/o condensador, mediante un equipo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y que comprende las etapas de:

Medición de una primera presión (P1) Y una primera temperatura (T1) del fluido refrigerante en estado líquido a la entrada (2) del evaporador (1).

Cálculo de la entalpía específica (H1) de dicho fluido refrigerante a partir de la medición de la presión y temperatura a partir de la curva específica correspondiente al fluido refrigerante empleado. Cálculo del caudal másico del fluido refrigerante bombeado por el compresor

5 mediante el caudalímetro (4) Medición de una segunda presión (P2) y una segunda temperatura (T2) del fluido refrigerante en estado gaseoso (vapor) a la salida del evaporador (2) Cálculo de la entalpía especifica (H2 ) de dicho fluido refrigerante a partir de la Presión y Temperatura empleando la curva específica correspondiente al fluido

10 refrigerante empleado. Cálculo del consumo energético como el producto del caudal másico por la diferencia de entalpias específicas (H1~H2) del fluido refrigerante a la entrada del evaporador y la del vapor a la salida del evaporador (2). Envío de los datos obtenidos por cable o sistema inalámbrico al terminal receptor de

15 estos, que está situado junto a la central frigorífica