Este documento describe cuatro métodos principales para el almacenamiento de hielo con fines de acondicionamiento de aire: 1) bolas de hielo, 2) almacenamiento de hielo en bobinas, 3) sistema de deslizamiento de escombros de hielo, y 4) almacenamiento de cristales de hielo. Cada método tiene ventajas y desventajas en términos de facilidad de fabricación y almacenamiento de hielo, control de la congelación y el derretimiento, y eficiencia. El documento con
Sistemas de almacenamiento de hielo para acondicionamiento de aire
1.
2. ACONDICIONAMIENTO DE AIRE POR
ALMACENAMIENTO DE HIELO
Andrés Miguel Llerena Orozco
Fernando José Coronado Barraza
Universidad del Atlántico
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería Mecánica
Barranquilla - Colombia
(ICE STORAGE)
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3. ICE STORAGE
Sistema de acondicionamiento de aire.
Almacenamiento de energía térmica.
Este sistema Ayuda a disminuir la carga del sistema de
acondicionamiento de aire en las horas pico de la red
eléctrica.
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5. TIPOS DE ICE STORAGE
Método de
fabricación
del hielo
Estático
Dinámico
1. Bola de hielo
2. Almacenamiento de
hielo tipo bobina a
bobina
3. Deslizamiento de
escombros de hielo
4. Cristal de hielo
ICE STORAGE
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10. VENTAJASBoladeHielo
•Buena resistencia
a la corrosión.
•Estructura simple
y baja resistencia
térmica.
•En el caso de que
los casquillos
presenten daños,
no afecta la
operación.
Almacenamientodehielotipobobinaabobina
•Facilita el
mantenimiento
del equipo de
almacenamiento
de frío.
•La estructura del
serpentín hace el
congelamiento y
derretimiento del
hielo más
uniforme.
•Más eficiente y
económico.
Sistemadedeslizamientodeescombrosde
hielo
•Utiliza agua en
vez de etilenglicol
como
refrigerante.
•Puede entregar
agua a una
temperatura
estable de 1 - 1.5
°C.
•Funciona tanto
para
enfriamiento
como para
calefacción.
Almacenamientofríodecristaldehielo
•Los cristales de hielo
que se producen en
el tanque son muy
pequeños
(aproximadamente
100μm ).
•No se produce
puente de hielo, ni
espacios muertos en
el tanque de
almacenamiento.
•Es eficiente y
económico.
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11. DESVENTAJAS
BoladeHielo
•Difícil controlar la
congelación y el
derretimiento del
hielo.
•Los casquillos
requieren
estirarse y
comprimirse
varias veces, lo
que provoca
deformaciones.
•La estructura de
los casquillos
dificulta el
mantenimiento.
Almacenamientodehielotipobobinaa
bobina
•Requiere
mantener más
del 50% del agua
en el tanque de
almacenamiento
de hielo.
•El serpentín
puede corroerse,
lo que provoca
fugas.
Sistemadedeslizamientodeescombrosde
hielo
•Necesita mucho
espacio para
dejar caer el hielo
durante la
fabricación de
hielo, y la
velocidad de
llenado del
comedero de
almacenamiento
de hielo no debe
ser alta.
Almacenamientofríodecristaldehielo
•La presencia de
agua
superenfriada no
provoca un
enfriamiento
uniforme en el
tanque/subenfria
dor.
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13. 1. Bolas de hielo
2. Almacenamiento de hielo tipo
bobina a bobina
3. Sistema de deslizamiento de
escombros de hielo
4. Almacenamiento frío de cristal
de hielo
DESEMPEÑO DE LOS SISTEMAS
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14. CONCLUSIÓN
Los sistemas de acondicionamiento de aire por almacenamiento de hielo son
adecuados cuando:
La carga de refrigeración durante el día es mayor
el tiempo de refrigeracion es mas concentrado.
Si la región a trabajar soporta el precio de los picos y valle del sistema.
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Aprovechando la carga eléctrica de las horas valle, para la fabricación de hielo con el propósito de almacenar frío por la noche y derretir hielo en agua durante las horas picos diurnos. Así se Libera el frio almacenado en el hielo para generar la refrigeracion.
Aprovechando la carga eléctrica de las horas valle, para la fabricación de hielo con el propósito de almacenar frío por la noche y derretir hielo en agua durante las horas picos diurnos. Así se Libera el frio almacenado en el hielo para generar la refrigeracion.
Existen cuatro tipos principales de sistemas de ICE STORAGE estos se dividen en dos categorías, según el procedimiento de fabricación del hielo. Estos son los métodos estático y dinámico.
En el tanque se encuentran esferas llenas de agua las cuales se colocan en un arreglo.
Se fabrica hielo mediante un refrigerante secundario el cual se hace fluir en el tanque desde abajo.
El agua en las esferas transfiere calor formando cristales desde la pared interna de la esfera hasta el centro.
Para el sistema de AA se hace fluir etilenglicol con una temperatura mayor a las esferas en el tanque, esto favorece el intercambio de calor, mientras el hielo en las esferas se derrite, la temperatura del etilenglicol disminuye y este a su vez se hace circular a través del sistema de AA local.
Durante la fabricación de hielo, el refrigerante secundario etilenglicol fluye hacia los serpentines permaneciendo en el tanque de almacenamiento de hielo y realiza ciclos continuos, hace intercambio de calor con el agua exterior del tubo.
Se subdivide en dos tipos
Derretimiento externo:
Mientras se derrite el hielo, el agua estancada con una temperatura más alta del aire acondicionado fluye hacia el tanque de almacenamiento de hielo y obtiene transferencia de calor con el hielo en él por contacto directo, haciendo que el hielo se derrita de afuera hacia adentro.
Derretimiento interno:
El hielo en el tipo de serpentín, el refrigerante secundario con una temperatura más alta en el tubo recibe transferencia de calor por segunda vez con el hielo exterior para derretirlos.
El sistema de refrigeración está conectado con el tanque de almacenamiento de hielo mediante un evaporador de placas vertical especial, mientras se fabrica el hielo una bomba hace circular agua a baja temperatura que fluye hacia el distribuidor de agua en la parte superior de la placa de evaporación.
La evaporación del refrigerante ocurre en el evaporador, que enfría el agua y hace que parte del agua se condense en finos residuos de hielo adheridos a la superficie del evaporador.
Parte del agua cae en el tanque de almacenamiento de hielo debajo de la placa de evaporación bombeada de nuevo al distribuidor de agua. Cuando los restos de hielo alcanzan un cierto espesor, comienza el proceso de descongelación. El hielo en su superficie pierde adherencia debido al calentamiento y se desliza hacia abajo en el tanque de almacenamiento de hielo. Mientras se derrite el hielo, el agua circula a través del intercambiador de calor de placas y recibe transferencia de calor con el agua caliente de los acondicionadores de aire, Finalmente, el agua de circulación enfriada cae en el depósito de hielo. El agua se transfiere calor con el hielo en ella por contacto directo y se enfría aún más, bombeándose hasta el extremo de la carga para alcanzar la capacidad de enfriamiento.
El método consiste en hacer cristales de hielo utilizando el fenómeno de sobreenfriamiento del agua.
tres partes en el proceso de fabricación de cristales de hielo
el subenfriador
el dispositivo de eliminación de sobreenfriamiento
el tanque de almacenamiento de hielo
el refrigerador enfría el refrigerante secundario etilenglicol por debajo de 0 grados centígrados y luego se bombea al subenfriador.
De este modo, el agua se enfría por debajo de 0 grados centígrados para convertirse en agua sobreenfriada.
Se elimina el estado de sobreenfriamiento por el dispositivo de sobreenfriamiento y se generan los cristales de hielo.
Los cristales de hielo son enviados al tanque de almacenamiento de hielo con agua.
Se bombea etilenglicol para completar el ciclo de refrigeración.
Durante el día, la mezcla de cristales de hielo y glicol de etileno se utiliza para sustituir el agua fría en el sistema de aire acondicionado tradicional