DEPOSITOS DE INERCIA
BOLETINES
cálculo de depósitos de inercia para instalaciones de agua
HITOP Climatización y Refrigeración
TECNICOS
TOPAIR, TOP AIR, Aire Acondicion Acondicionado ado , S.A. ISO 9001
Uno de los inc inconv onveni enient entes es a los que se tie tiende nde en las act actual uales es ins instal talaci acione oness de agua, es la reducción del volumen de agua, ya que se suelen colocar muy cerca cer ca del cli climat matiza izador dor,, dej dejand ando o muy poc poco o vol volume umen n de agu agua a en las instalación, pues un volumen por debajo del mínimo requerido por el fabricante, provoca variaciones rápidas de la temperatura del agua y puede causar continuas arrancadas y paradas de la unidad, con el consiguiente desgas des gaste te de mat materi eriale aless y pos posibi ibilid lidad ad de ave avería ríass gra gravesen vesen el com compre presor sor.. Para solucionarlo se utiliza depósitos intercalados en las tuberías llamados depósitos de inercia o tanques de acumulación, que completan el contenido de agua hasta los valores adecuados para el funcionamiento correcto de los equipos. Estos tanques deben ser diseñados para que toda el agua circule a través de ellos ell os y no exi exista stan n zon zonas as mue muerta rtas. s. Una forma aproximada y rápida para el cálculo del volumen mínimo aconsejadopara acons ejadopara toda la instal instalaciónsería: aciónsería: - Vmín. = 10% del volumen que debe circular por la máquina frigorífica en una hora. - Vm Vmín ín.. = 0, 0,1 1 x 36 3600 00(s (s)) x Ca Caud udalde alde lamáqu lamáquin ina a (l (l/s) /s)..
Podemos Pod emos decir que: (2)
Y el vol volume umen n mín mínimodel imodel dep depósi ósito to de ine inerci rcia a a ins instal talar ar ser será: á: Volumen depósito de inercia inercia (L) = V. min. Instalación (L) - V. de las tuberías, evaporador evapo rador,, fan coils coils,, climat climatizado izadores, res, etc. (L). Para un cál Para cálcul culo o más aju ajusta stado, do, deb deben en ten teners ersee en cue cuenta nta dos lim limita itacio ciones nes,, que exigirán un volumen mínimo distinto cada una, tomándose como bueno el que sea mayor mayor.. La primera limitación hace referencia a la inercia térmica de los elementos sensores sensor es de temper temperatura,instalado atura,instaladoss en el equipofrigorífi equipofrigorífico. co. La velocidad de descenso de temperatura de líquido, debe ser a lo sumo de 1,5 ºC, por minuto, para que la rapidez de respuesta de los sensores del equipo, pueda “cazar” las variaciones de temperatura que se producen en el circuito. Dado Dad o quela ins instal talaci aciónrespon ónresponde de al esq esquem uema a sig siguie uiente nte:: q
dT = dt
q– Q v+V
x
_
___
1 Pe x Cp
Siendo: - d t = fr frac acci ciónde ónde ti tiem empo po.. - d T = inc increme rementode ntode tem temper peratu atura ra pro produc ducidoen idoen la fra fracci cción ón de tie tiempo mpo considerado. - P e = pe pesoespe soespecí cífi ficodellíqu codellíquid ido. o. - C p = cal calor or esp especí ecífic fico o a pre presió sión n con consta stantedel ntedel líq líquid uido. o. (1) (q – Q ) x d t = ( v + V )
x d T x Pe x Cp
Dentro de las tem Dentro temper peratu aturas ras nor normal males es en que tra trabaj bajamo amos, s, el pro produc ducto to Pe x Cp se puedeconsiderarconstante ( 3)
dT = K x dt
q-Q siendo v+V
K = Cte . =
__
1 Pe x Cp
dT Esnormal,, sila in Esnormal inst stal alac ació ión n es estábiendis tábiendiseñ eñad ada,queQ a,queQ > q co con n locual dt es un gra gradie dientenegat ntenegativo ivo,, es dec decir ir,, unaveloc unavelocida idad d de des descen censo so de tem temper peratu atura ra de líqui líquido. do. El momento en que ésta velocidad de descenso de temperatura es mayor, es el de puesta en marcha de la unidad, con toda su potencia y con el consumo parado.
CONSUMO
Enestasitua Enestasit uaci ción ón,, Q esla má máxi ximapote mapotenc nciadel iadel eq equi uipoy poy q = 0,portant 0,portanto: o: M 2
1 V
ACUMULADOR
d T máx. = K x dt
-Q v + V
V Q
ENFRIADORA
v = vol volume umen n de líq líquid uido o con conten tenidoen idoen lastuberí lastuberías,enfri as,enfriado adorr y con consum sumo. o. V = volumen de líquido a añadir añadir,, para alcanzar la inercia térmica recomendada. q = ca calo lorr añ añad adid ido o allíqu allíquid ido o a supasoporel co cons nsum umo. o. Q = cal calor or ext extraí raído do al líq líquid uido o en el enf enfria riador dor.. M = vá válv lvul ula a detresvía detresvías. s. Montar el acumulador en la posición 1 en caso de montar una o dos válvula de tres vías, ya que podrían producirse variaciones bruscas de temperatura. En el caso de una instalación de fan-coils montarlo en la posición posic ión 2.
hemos dicho, que el valor máximo recomendado es de 1,5 ºC por minuto, y dado dad o queQ nor normal malmen mente te vie viene ne dad dado o en fri frigor goríashora: íashora: - 1, 1,5 5 = K x –Q x 1 v+V 60 v + V = KxQ 90 portantoel vol volume umen n de acu acumul mulaci aciónmínimorecom ónmínimorecomend endadodebe adodebe ser:
V =
KxQ 90
v
NOTA:
R
HITSA
R
TOPAIR
HITSA y TOP TOPAIR AIR , son marcas registr registradas adas TOPAIR, R, Aire Acondicionado , S.A. titularidad de TOPAI
Pasamos ahora, a estudi Pasamos estudiar ar la segund segunda a limitación, limitación, que consi consiste ste en la necesidad necesi dad de que el compr compresor esor,, despué despuéss de parado por tempe temperatura ratura,, se manten man tenga ga fue fuera ra de ser servic vicio io dur durant antee 5 min minuto utos, s, com como o mín mínimo imo..
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Esta limitación, se puede fácilmente soslayar, colocando un enclavamiento eléctricotemporizado.No obstante, en este caso, efectivamente se protege el compresor, pero se producen en la instalación, variaciones de temperatura de líquido demasiado acusadas para el buen funcionamiento de los sistemas de regulación de temperatura,del resto de la instalación.
Dadoqueel equipolleva 2 compresores N = 2 Primer Criterio K x Q 90
V =
Vemos, que la solución tiene que pasar necesariamente por la existencia en la instalación,de la suficiente inercia térmica en forma de volumen de líquido. V = Hemos de tener en cuenta aquí, que los compresores pueden estar dotados de ciertonúmero de parcializaciones,que influirán claramente en el cálculo.
- v
como se trata de enfriar agua Pe = 1 kg/l Cp = 1 kcal/kg
K = 1
172.000 - 600 = 1.311 litros a añadir al circuito. 90
Segundo Criterio Para efectuar una valoración correcta, debemos conocer, el porcentaje de potencia frigorífica que se extrae del circuito de agua, cuando para el compresor en cuestión.
V = K x
Imaginemos que el equipo consta de N compresores y la última parcialización de cada compresor, es deln % de su potencialtotalfrigorífica.
De losvalores hallados,tomaremos el mayor, 1.311 litros
Volvamos al esquema de la fig. (1), y vayamos al momento en que un compresor, de los N, después de estar un rato en su mínima parcialización queda fuera de servicio, porqueasí lo manda el control de temperatura. Supongamos que después de parar el compresor, la carga calorífica del sistema, difiere de la frigorífica de la máquina, prácticamente en la fracción de potencia frigorífica que acabamos de extraer. q 1 – Q 1=
Q N
x n x 10 ²
x n - v = 172.000 2400 x 2
x 50 - 600 = 1191
EJEMPLO 2 Dos equipos TOPAIR, modelo RAE_Z-202 en paralelo trabajandocon: Agua de entrada a +12 ºC Agua de salida a + 7ºC Aire ambiente exterior a 35 ºC El volumen de la instalación v = 300 litros
Siendo:
Para lascondiciones anteriores, la potencia frigorífica seráde 40.200kcal / h por equipo.
- q1 lacargacaloríficadel consumo,en elinstantede laparada del compresor. - Q1 la potencia frigorífica de la máquina enfriadora, unavez paradoel compresor. - Q la potencia frigorífica total de la máquina. Aplicando la ecuación (3) y sustituyendo: dT = k dt
Q 2400 x N
x
q1– Q1 v + V
= K x
Q N x ( v+V )
x n x 10 -2
La velocidad de variación de temperatura, que en este caso será de ascenso, debe ser tal, que el líquido suba en 5 minutos la diferencial seleccionada por el termostato para la etapacorrespondiente.
Lapotencia frigoríficatotal delsistema será 2 x 40.200 = 80.400 kcal / h Cada compresor parcializada (100-0) y n será el 100% de la potencia de cada compresor, siempre que se controle la parcialización por un ter mostato exterior a las2 enfriadoras parando y arrancando loscompresoresuno a uno. En el caso de no colocarse este termostato exterior y se utilice el propio de cada máquina, debemos considerar la posibilidad, de que dos compresores paren simultáneamente, en cuyo caso n = 200 Dado quecada máquina tiene doscompresores: N = 4 A) Caso de que se coloque un termostato exterior a las máquinas, n = 100 Primer criterio
Como estediferencialadmisible suele serde 2 ºC tenemos que: V =
d T = 2 ºC = 24 ºC / Hora dt 5 min.
- V : K = 1 ( agua ) ; V = 80.400 - 300 = 593 l. 90
K x Q 90
Segundo criterio 24
= K x
Q Nx(v+V)
x n x 10 ²
Q
V = K x
80.400
x n-v =
2.400 x 4
2.400 x N V = K x
Q
x n - v
2400 x N
x 100 - 300 = 537,5 l.
Tomaremos el mayor de losvalores: V = 593litros
Volumen mínimo de acumulación recomendado.
B) Caso de no colocar un termostato exterior que controle ordenadamente la entrada y salidade los compresoresde las dos máquinas: n = 200
EJEMPLO 1
Primer Criterio
Se trata del equipo enfriadora de agua HITSA, modelo EA_Y-1202-210, trabajando:
Igual alcaso A), V = 593 litros
Agua de entrada a + 12 ºC Agua de de salida a + 7 ºC Aire ambiente ext. a 35 º C El volumen de la instalación (tuberías, baterías, colectores, etc.) es de 600 litros. Para las condiciones anteriores, la potencia frigorífica total Q, según las tablases de172.00Kcal/ h.
Segundo Criterio V =
80.400 2.400 x 4
x 200 - 300 = 1.375 litros
Mucho másexigente queel segundo criterio anterior. En este caso, el volumen mínimo de acumulación, será evidentemente: V = 1.375 litros R
Cada compresorparcializa (100-50-0),luegon = 50 %
HITSA
R
TOPAIR
HITSA y TOPAIR , son marcas registradas titularidad de TOPAIR, Aire Acondicionado , S.A.
