El documento describe un sistema de acumulación de energía mediante agua subenfriada. El sistema utiliza agua a temperaturas por debajo del punto de congelación para almacenar energía de forma eficiente. El agua subenfriada se mezcla con hielo en un tanque, proporcionando una fuente estable de agua helada capaz de absorber grandes cargas de calor sin aumentar su temperatura. El sistema protege el medio ambiente utilizando amoníaco como refrigerante y ofrece altos niveles de eficiencia energética.

1. Acumulación de Energía mediante
AGUA SUBENFRIADA
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2. El problema ambiental y los refrigerantes naturales
• Los Refrigerantes Naturales .
• (ODP
ODP)
Reducción de la capa de ozono. (ODP)
• (GWP
GWP)
El calentamiento Global. (GWP)
• Eficiencia Vs. Tecnologías limpias.
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3. El problema ambiental y los refrigerantes naturales
• Los Refrigerantes Naturales .
702 Hidrógeno H2
704 Helio He
717 Amoníaco NH3
718 Agua H2O
720 Neón Ne
728 Nitrógeno N2
732 Oxígeno O2
744 Bióxido de Carbono CO2
764 Bióxido de Azufre SO2
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4. El problema ambiental y los refrigerantes naturales
• Reducción de la capa de ozono. (ODP: Ozone Destruction Potential)
ODP:
(GWP
GWP:
• Calentamiento Global. (GWP: Global Warming Potential)
R717 R290 R134A R407C R404A R507A R410A R22 R502
0DP 0 0 0 0 0 0 0 0.006 0.33
GWP 0 3 1300 1500 3300 3300 1700 1700 5600
COP
Te/Tc= 5.75 5.4 5.5 5.36 5.03 4.98 5.4 5.56 5.02
40/0ºC
COP
Te/Tc=40/- 3.29 3.01 3.09 3.02 2.75 2.71 3.03 3.17 2.76
20ºC
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5. El problema ambiental y los refrigerantes naturales
• Eficiencia Vs. Tecnologías limpias.
– Bajos Consumos de energía.
– Refrigerante natural (NH3)
• ODP = 0
ASE
• GWP = 0
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6. ¿Qué significa agua subenfriada?
Es el agua que se encuentra a una temperatura inferior a la de congelación y que
todavía permanece como liquido (equilibrio termodinámico metaestable).
metaestable).
VIDEO
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7. Acumulación de Energía mediante
AGUA SUBENFRIADA
• Agua helada como refrigerante secundario.
• Acumulación de energía para absorber grandes cargas puntuales.
Parámetros de diseño
– Almacenamiento de energía (hielo)
– Rata de fabricación de hielo constante
– Mínimo consumo de energía
– Optimización del espacio
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8. • Almacenamiento de energía:
energía:
– Mezcla de agua y hielo.
– Superficie de contacto entre el agua y el hielo.
– Agua = 1 Kcal/kg.°C (Calor sensible)
Kcal/kg.
kg.°
– Hielo = 80 Kcal/kg.°C (Calor latente)
Kcal/kg.°
kg.
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9. • Rata de fabricación de hielo constante::
constante
– Sin importar la cantidad de hielo acumulado se debe mantener la misma rata de fabricación
de hielo y con los mismos consumos de energía.
Corriente de agua
Zona de deshielo
hielo
Tubo de transmisión
hielo
de calor
placa
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10. • Mínimo consumo de energía:
energía:
-COP de Compresores (Coefficient Of Performance)
(Coefficient
– Capacidad frigorífica del equipo en Kw, por cada kW de energía consumida.
Kw, consumida.
• COP refrigerante.
Temperatura de evaporación del refrigerante.
- Bancos de hielo: T°evap = -10°C o más baja COP: 4.3 (78%)
hielo: 10° 78%)
(78%
- ASE: T°evap = -3.5°C
3.5° COP: 5.5
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11. • Optimización del espacio:
espacio:
área.
– Mínima ocupación del área.
– Crecimiento flexible.
flexible.
– IPF Ice Packing Factor
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12. Sistema de Agua Sub-enfriada
Diagrama de Flujo
Mezcla de agua con
Intercambiador de calor Dispositivo
fabricador de hielo hielo escarcha
tipo placa
Agua Hielo Escarcha
Subenfriada
Proceso
Sistema de
Amoniaco
Agua Fría Tanque de Agua helada
Unidad de agua Almacenamiento
Subenfriada
Estado de almacenamiento de hielo
Instalaciones dentro del tanque
Almacenamiento Operación
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13. Sistema de Agua Sub-enfriada
Alta estabilidad en el suministro de agua
helada (0-1℃)
℃
◎Capaz de absorber grandes cargas puntuales sin aumentar la
temperatura del agua hacia proceso.
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14. Sistema de Control y Supervisión Centralizado:
14

15. Sistema de Control y Supervisión Centralizado:
15

16. Sub-
Sistema de Agua Sub-enfriada
• Características principales:
- Protege el medio ambiente (Usa refrigerante natural – NH3)
- Alta eficiencia del sistema de fabricación de hielo en todo momento. No disminuye su capacidad
con el crecimiento de la cantidad de hielo almacenado.
- Rápida respuesta a los cambios de carga. Capaz de absorber grandes cargas puntuales.
- (IPF
IPF=40%)
Alto porcentaje de almacenamiento de hielo. (IPF=40%)
- Alta flexibilidad en la instalación. La unidad fabricadora de hielo esta separada del tanque
acumulador.
- Fácil mantenimiento.
- Mínima cantidad de refrigerante. Aproximadamente un 20% de lo requerido en sistemas con
bancos de hielo.
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17. Ejemplo de aplicación del sistema ASE y Banco de Hielo
en fábrica de productos lácteos
Sistema Sistema de
Convencio Agua Sub-
nal enfriada
Refrigerante NH3 NH3
Cantidad de Refrigerante Kg 3,000 500
Consumo de Energía Compresor kW 333.4 225.3
Número de Compresores 2 2
Consumo de energía en accesorios. kW 54.0 108.2
Horas de servicio por año H 4,547 5,000
Consumo de energía kWH 3,277,023 2,794,000
Valor kW/hr. USD 0.9 0.9
Costo de energía por año USD 2,949,321 2,514,600
Ahorro USD 434,721
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