SEMINARIO REFRIGERACION
Criterios de eficiencia energética en el diseño de instalaciones frigoríficas
ABDEL HANIN BEN AYAD Ingeniero Industrial por la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla
Asociación Colombiana de Ingenieros
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CLASIFICACION DE LAS INSTALACIONES FRIGORIFICAS
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
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CLACIFICACION DE LAS INSTALACIONES FRIGORIFICAS Según la temperatura de trabajo: •Temperaturas > 20 º C •Alta temperatura: 20 a 10 º C •Media temperatura: 10 a -5 ° C •Baja temperatura: -5 à -30 ° C •Muy baja temperatura: -30 à -50 ° C •Aplicaciones especiales < -50 º C Asociación Colombiana de Ingenieros
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CLASSIFICACION DE INSTALACIONES FRIGORIFICAS • • • • • •
Refrigeración domestica. Refrigeracion comercial. Refrigeracion industial. Refrigeración para el trasporte. Climatización para el confort. Climatización industrial.
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Refrigeración domestica. • Esta limitada principalemente a los refrigeradores y congeladores domésticos. • La refrigeración doméstica reprerenta una parte importante de la refrigeracion industrial. • Las unidades son generalmente de pequeñas capacidades y sus potencias van de 1/20 hasta ½ CV y son de tipo hermético. • < a 1 CV generalmente. Asociación Colombiana de Ingenieros
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Refrigeraci贸n domestica.
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Refrigeración comercial. • Es la concepcion, instalación y el mantenimiento des unidades de refrigeración para los establecimientos comerciales para la venta al pormenor, los restaurantes, los hoteles y establkecimientos de almacenamiento de productos,… • (supermercados, hipermercados …)
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Refrigeraci贸n comercial.
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Refrigeraci贸n comercial. Fiambres
Carne
Lacteos
V Congelados Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
Carnes 9
Ejemplo 2.- Supermercado
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Refrigeración industrial. • Algunas aplicaciones tipo son la fabricacion de hielo, fabricas de elaboracion de alimentos a partir de vegetales, carnes, pezcados…. • Las industial lacteas • Industrias pretroliferas y quimicas…
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Centro logistico
Fabrica de hielo Sala de procesado +12ºC 29x 8x 3,5m
Cámara de conservación de Vacuno +0ºC 16 tm/día H = 4,5m
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Cámara de pescado fresco +1,5ºC 14 tm/día 13x14,5x4,5m
-10ºC
Cámara de pescado congelado -23ºC 6 tm/día 13x14,5x4,5m
+10/12ºC 29x 4,5 x 4,5m
+10/12ºC 29x 4,5 x 4,5m
Cámara de Recepción de Vacuno (canales) +0ºC 8 tm/ día 13x14,5x4,5m
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Centro Logistico.
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Centro Logistico.
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Refrigeración para el transporte. • Camiones et coches frigoríficos.
• Trenes frigorificos. • Barcos frigorificos. • Climatizacion de coches , autobuses, trenes…. Asociación Colombiana de Ingenieros
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Climatizacion para el confort.
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Climatizaci贸n para el confort.
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Climatización industrial. La climatización de los lugares de elaboración de los productos donde lo importante es de guardar las condiciones de conservación es mas importante que las condiciones de confort del operario que las manipula.
- SAS de paletización. - Cuartos de eloboración - Zonas de transito … Asociación Colombiana de Ingenieros
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Climatizaci贸n industrial.
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Zonas de trabajo â&#x20AC;&#x201C; Zona de embalage de pasteles.
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Climatizasaci贸n industrial.
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Concepcion y cálculo de almacenes frigoríficos.
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Almacenes frigor铆ficos.
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Conservación des alimentos
Timps de conservation (jours)
Temps de conservation (mois)
Temperaturas y los tiempos de conservación.
Origine: Stoecker Températures de conservation (ºC) Asociación Colombiana de Ingenieros
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Cuadro de tiempos de almacenamiento maximos de productos alimenticios FRUITS
Température ambiante
Chambre réfrigérée 4°C
Chambre de congélation 18°C
Abricot
Jusqu'à maturité
1 semaine
30 mois
Cerise
N.R.
5 jours
30 mois
Fraise
N.R.
5 jours
30 mois
Framboise
N.R.
5 jours
30 mois
Melon
Jusqu'à maturité
5 jours
0
Pêche
Jusqu'à maturité
1 semaine
30 mois
Pomme (août à janvier)
Jusqu'à maturité
6 mois
30 mois
Pomme (février à juillet)
Jusqu'à maturité
3 semaines
30 mois
Prune
Jusqu'à maturité
5 jours
30 mois
Raisins frais
N.R.
5 jours
0
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Cuadro de tiempos de almacenamiento maximos de productos alimenticios LEGUMES
Température ambiante
Asperge N.R. Betterave N.R. Brocoli N.R. Carotte N.R. Céleri N.R. Champignon N.R. Chou N.R. Chou-fleur N.R. Concombre 1 semaine Courgette N.R. Endive N.R. Haricot N.R. Laitue N.R. Maïs N.R. Oignon, échalote 2 semaines Petit pois N.R. Poireau N.R. Poivron et piment N.R. Asociación Colombiana de Ingenieros Pomme de terre 2 semaines Tomate Jusqu'à maturité
Chambre réfrigérée 4°C 10 jours 4 semaines 1 semaine 3 mois 2 semaines 7 jours 2 semaines 10 jours 1 semaine 1 semaine 4 jours 6 jours 2 semaines 3 jours 3 jours 5 jours 2 semaines 2 semaines 6 mois 1 semaine
Chambre de congélation 18°C 24 mois 24 mois 24 mois 24 mois 0 24 mois 24 mois 24 mois 0 24 mois 0 24 mois 0 24 mois 24 mois 24 mois 24 mois 24 mois 29 0 24 mois
Cuadro de tiempos de almacenamiento maximos de productos alimenticios VIANDES, VOLAILLES
Température ambiante
Chambre réfrigérée 4°C
Abat Agneau (côtelette, rôti) Bacon Boeuf (bifteck, rôti) Jambon cuit
N.R. N.R. N.R. N.R. N.R.
7 jours 7 jours 14 jours 7 jours 14 jours
Chambre de congélation 18°C 12 mois 18 mois 12 mois 18 mois 12 mois
Plat cuisiné, pâté de viande
N.R.
21 jours
12 à 24 mois
Porc (côtelette, rôti) Saucisse fraîche Viande hachée
N.R. N.R. N.R.
7 jours 7 jours 5 jours
12 mois 12 mois 9 à 12 mois
Viande cuite (sans sauce)
N.R.
21 jours
15 à 18 mois
Viande cuite (avec sauce)
N.R.
14 jours
12 à 24 mois
Viande fumée, charcuterie
N.R.
7 à 14 jours
12 à 24 mois
Volaille
N.R.
7 jours
15 à 18 mois
Volaille cuite (sans sauce)
N.R.
21 jours
15 à 18 mois
Asociación Colombiana de Ingenieros N.R. Volaille cuite (avec sauce)
14 jours
12 à 24 mois
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Cuadro de tiempos de almacenamiento maximos de productos alimenticios POISSONS, COQUILLAGES Homard, crabe, moule (vivant) Homard, crabe, moule (cuit) Pétoncle, crevette Poisson gras (saumon, truite) Poisson gras (aiglefin, goberge)
Température ambiante N.R. N.R. N.R. N.R. N.R.
Chambre réfrigérée 4°C 48 heures 4 jours 4 jours 3 jours 4 jours
Chambre de congélation 18°C 0 18 mois 18 mois 9 à 18 mois 24 mois
Son datos aproximados y mas genericos
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Tipos de camaras frigorificas. • Camaras modulares o prefabricadas. – Paneles sandwich con espuma de poliuretano. – Los espesores estandar son de 60 mm, 80, 100mm y 120mm. – Dimensiones maximas tipicas son 6x3x2, 5m – Rapidas y faciles de ensamblar. – Camaras de panel moduáar DISCONTINUO.
• Cámaras industriales de panel continuo. – Espesores de 80 mm, 100, 150 et 200 mm – Longitudes hasta 15m (incluso mas)
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Recomendaciones para la eficacía energética. - Bien dimensionar los volmenes de las cámaras.
- poliuretano . ( polisocianurato resistente al fuego ) -
Aislar de la radiacion solar .
- Siliconar las juntas. - Instalar las válvulas de compesacion y de equilibrado de de presion. - Evitar las instalación en exteriores.
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Panel frigorífico Remates
Junta de dilatación
Poliuretano inyectado
Perfil de fijación al techo
Junta de dilatación
Perfil
Solera de hormigón de rodadura Mallazo Polivinilo Aislamiento de poliuretano o poliestireno
Estructura Panel frigorífico Cerramiento de chapa
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Barreara de vapor Mallazo
ventilación del suelo Grava
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Ejeplo.- Centro Log铆stico
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Termofotografias y estanquiedad de las cámaras frigorificas
• Termofotografía de puerta seccional. • Pruebas de estanquiedad. Asociación Colombiana de Ingenieros
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Cálculo de la necesidad frigorífica.
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La demanda frigórífica ( balance térmico)
• Factores a considerar en el balance thermico de una cámara frigorifica: - El enfriamiento del producto (calor de respiración). - Las perdidas de calor a travez de las paredes - El enfriamiento del aire nuevo por apertura de puertas. - La potencias electricas de ventiladores y calores de desescarches. Cámara de 10m³ a 0ºC (Pf: 1000 W)
Cámara de 10m³ a -18ºC (Pf: 1030W) Refrigeración mercancía Transmisión de calor Renovación de aire Ventiladores
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La demanda frigórífica Ejemplos de cálculo
• Cámara positiva de 10m3 –
Estándar (80mm, 0ºC) ,
–
Panel de 60mm
–
Conservación de tomate (7ºC)
–
Cámara sin suelo
–
Puertas cristal
Refrigeración mercancía Transmisión de calor Renovación de aire Cargas internas
• Cámara negativa de 10m3 –
Estándar (80mm – 20ºC)
–
Panel de 80mm
–
Producto fresco (entrada a 25ºC)
–
Puertas de cristal
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Calculo frigor铆fico con programas
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Componenetes frigorificos • Compresores • Évaporadores • Condensadores •Refrigerantes
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Compresores Desplazamiento positivo Tipo
Alternativos Alternativos semihermético herméticos s
Alternativos Abiertos
Desplazamiento volumétrico Rotativos
Scroll
De tornillo
Desplazamient o cinemático Centrífugos
FRIO INDUSTRIAL
CLIMATIZACION
Doméstico Autónomos comerciales Enfriadoras Grandes enfriadoras Comercial
Autónomos comerciales Autónomos industriales Centrales
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CONDENSADORES CONDENSACÍON POR AIRE Condensadores axiales
Condensadores en V
EVAPORATIVOS Condensadores centrífugos
CONDENSACION POR AGUA de placas soldadas
multitubular
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Condensador evaporativo
RECUPERACION Coaxiales
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Unidades de compresions
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
45
Unidades de compresions
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
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Unidades de compresions
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
47
Unidades de condensacion carrozadas
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
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Unidades de condensacion para un centro log铆stico.
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
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Central frigorifica con compresores a pistones
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
50
Central frigorifica carosada
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
51
Centrale frigorifica con compresores à tornillos
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52
EVAPORADORES
ENFRIADORES DE AIRE de plaf贸n
c煤bicos
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
de doble flujo
ENFRIADORES DE LIQUIDO est谩ticos
de placas soldadas
multitubular
53
Evaporateurs instalados.
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54
Evaporador secadero de quesos.
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55
Evaporador de un Tunel de Congelacion estatico
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Refrigerantes
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Refrigerantes Couche d'ozone, Effet de serre, et Gaz à effet de serre (GES); Ammoniac (NH3) ; CO2 Fréon (gaz) Chlorofluorocarbure (CFC) Hydrochlorofluorocarbure (HCFC) Hydrofluorocarbure (HFC) - Le R410A pour la haute temperarures - Le R134A pour la moyene temperature - Le R404A pour R507C basse temperatures. - l'NH3 pour les application industriel de moyenne et grande puissances
Fluide caloporteur
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refrigerantes Medici贸n del impacto medioambiental de refrigerantes: GWP Efecto invernadero
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GWP: Potencial de Calentamiento Global
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Característica
Peso molecular Temperatura crítica Presión crítica Presión de saturación a 50ºC Temperatura de saturación a 1 atm Calor latente a -10ºC Producción frigorífica volumétrica
Efecto frigorífico (COP)
uds
gr/mol ºC bar bar ºC
Agua
Amoniaco
R12
R22
R134A
R407C
R410A
R404A
R507A
Propano
CO2
H2O
NH3
Cl2F2C
HClF2C
H2F4C2
HFC
HFC
HFC
HFC
H8C3
CO2
34 373.9 221 0.12 100.0
17 132.3 113 20.3 -33.3 1297
120.9 112.0 41.4 12.2 -29.8 153
86.5 96.1 49.9 19.4 -40.8 205
102 101.1 40.6 13.2 -26.1 199
87.2 86.0 46.3 19.9 -43.6/-36.6 210
72.6 71.4 49.0 30.6 -51.6/-51.5 221
97.6 72.0 37.3 23.0 -46.2/-45.5 166
98.9 70.6 37.1 23.6 -46.7 162
44 96.7 42.5 17.1 -42.1 375
44 31.0 73.8 -78.0 231
22
5144 2475 1046 574
2727 1342 589 402
4386 2219 1006 678
2839 1293 515 338
3993 1876 778 528
6209 3119 1412 1049
4245 2015 852 708
4326 2057 873 743
3629 1841 842 636
4526
7.0 3.8 2.3 5.1
6.7 3.6 2.2 5.2
6.6 3.6 2.2 5.2
6.6 3.5 2.1 5.1
5.4 3.0 1.9 4.3
6.0 3.2 2.0 5.0
5.7 3.0 1.7 4.8
5.7 3.0 1.7 4.9
6.4 3.4 2.1 5.1
4.2
2.9 6.1 14.9 5.1
2.6 4.9 10.8 4.2
2.5 4.9 10.6 4.2
2.8 5.8 13.7 4.9
2.7 5.5 12.6 4.6
2.5 4.8 10.1 4.0
2.5 4.7 10.1 4.0
2.5 4.7 9.9 4.0
2.4 4.4 9.1 3.8
4.2
0.8 1.14 3 0 A3 8 barato
0.9 1.30 1 0 A1 70 barato
kJ/kg kJ/m3
Tev Tcd 10
45
-10
45
-30
45
-45
10
carnot Tev Tcd 8.1
10
45
4.8
-10
45
3.2
-30
45
6.1
-30
10
Relación de compresión Pcd/Pev
6.7
Tev Tcd
0.4
10
45
-10
45
-30
45
-30
10
7.8
0.6
(cp/μ) ·k Transferencia térmica Exponente isentrópico (1atm, 20ºC) Potencial de calentamiento atmosférico (PCA) Potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP) Clasificación de seguridad Límite práctico de seguridad gr/m3 Precio €/kg
0 0 A1 -
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2.6 1.32 0 0 B2 0.035 barato Media y baja temperatura
0.4 0.5 0.4 1.14 1.19 1.12 8100 1500 1300 1 0.055 0 A1 A1 A1 500 300 250 5 6.5 Prohibidos Alta y Media temp.
0.5 0.6 1.15 1.18 1520 1720 0 0 A1 A1 310 440 7.5 7.5 Climatización
0.5 0.5 1.12 1.12 3260 3300 0 0 A1 A1 480 490 7.5 8 Media y baja temperatura
60
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61
Fluidos intarcambio intermediarios POTENCIA DE BOMBEO Y TRANSFERENCIA DE CALOR
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62
Calculo y seleci贸n de equipamientos
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63
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64
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65
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66
Cámara de conservación de Vacuno +1ºC 128 tm H = 4,5m
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Fabrica de hielo -10ºC 5x14,5x 4,5m
Cámara de pescado fresco +1ºC 150 tm 13x14,5x4,5m
Cámara de pescado congelado -20ºC 86 tm 13x14,5x4,5m
+10/12ºC 29x 4,5 x 4,5m
+10/12ºC 29x 4,5 x 4,5m
Cámara de Recepción de Vacuno (canales) +1ºC 128 tm 13x14,5x4,5m
Sala de procesado +12ºC 29x 8x 3,5m
67
Circuito Frigorifico Bรกsico โ ข
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68
Esquema Frigorificos desarroyado โ ข
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69
Compresor educado capacidad Desplazamiento positivo Tipo
Alternativos Alternativos semihermético herméticos s
Alternativos Abiertos
Desplazamiento volumétrico Rotativos
Scroll
De tornillo
Desplazamient o cinemático Centrífugos
FRIO INDUSTRIAL
CLIMATIZACION
Doméstico Autónomos comerciales Enfriadoras Grandes enfriadoras Comercial
Autónomos comerciales Autónomos industriales Centrales
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70
EVAPORADOR salto adecuado: delta ENFRIADORES DE AIRE de plaf贸n
c煤bicos
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de doble flujo
ENFRIADORES DE LIQUIDO est谩ticos
de placas soldadas
multitubular
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CONDENSEURS mejorar la eficiencia CONDENSACÍON POR AIRE Condensadores axiales
Condensadores en V
EVAPORATIVOS Condensadores centrífugos
CONDENSACION POR AGUA de placas soldadas
multitubular
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Condensador evaporativo
RECUPERACION Coaxiales
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Ahorro de energia en las centrales frigorificas:
• La baja presion flotante. • La alta presion flotante.
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La baja presion flotante
La BP flottante consiste en ajustar la presion devaporaci贸n en un valor fijo que optimize el rendimiento de las central de compresores a la demanda de frio en los evaporadores. Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
74
En la practicas : etapas de compresión o variadores de velocidad • • La haute pression flottante
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La Alta Presion flotante • •
La HP flotante consiste en regular la presion de condensación a un valor permitiento un bajo consumo energetico global. Bajar la HP considerando las restricciones tecnoligicas. Asociación Colombiana de Ingenieros
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En la practica: etapas de ventilacion o variadores de frecuencia • •
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Ahorro con datos practicos • •
Se ahorra cuando se puede con la conditiones favorables. Las medias anuales son de unos 25% Asociación Colombiana de Ingenieros
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Registros y telegestion para mejor es ajustes y fiabilidades
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7
Graficos propongados registro + predicci贸n + anticipaci贸n
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8
Temperatura de evaporación (ºC)
Mini supermercado 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Fracción de carga respecto a la potencia frigorífica nominal
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81
Sistemas frigor铆ficos de refrigeraci贸n con BP y HP flotantes
Asociaci贸n Colombiana de Ingenieros
82
Cámara frigorífica intar-PACK
Asociación Colombiana de Ingenieros
83
Importancias del mantenimiento en los sistemas frigorificos. â&#x20AC;˘ Mantenimiento preventivo
AsociaciĂłn Colombiana de Ingenieros
â&#x20AC;˘ mantenimiento correctivo
84
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