¿Quiere conocer el rendimiento de su equipo de climatización?, o bien, ¿desea comprobar si funciona correctamente?.
Sepa cómo calcular el rendimiento energético de sus equipos frigoríficos, bien sean de refrigeración de aire o de agua.
Índice de contenidos
¿Por qué es necesario?
Es necesario una comprobación, inspección y mantenimiento de los equipos de clima para garantizar unas correctas prestaciones. Esto debe realizarse mediante un procedimiento reconocido que permita aplicar los mismos criterios y obtener resultados fiables.
Por normativa, las instalaciones de climatización deben ser revisadas periódicamente para verificar que su funcionamiento es correcto y realizar labores de mantenimiento en caso de ser necesarias.
Según el RITE, es obligatorio en todos los casos, incluso en las instalaciones pequeñas de aire acondicionado que como máximo serán revisadas cada 4 años en el caso de viviendas y de 2 para el resto de usos.
La revisión será cada 2 años para instalaciones de climatización cuya potencia frigorífica supere los 12 kW, y mensualmente para grandes instalaciones (> 70 kW).
¿Cómo calcular el rendimiento de su equipo de climatización?
Se seguirá el método universal de la guía técnica publicada por el IDAE en su página web aplicable a equipo frigoríficos por compresión mecánica.
Estas medidas se comparan con un modelo teórico (ciclo inverso de la máquina de Carnot), para valorar las posibilidades de recuperación de calor potencial ó exergía:
- Aprovechamiento de calor en el condensador
- Recuperación de frío en el evaporador
- Recuperación del calor sensible del gas de descarga
Existen dos técnicas para evaluar el rendimiento instantáneos de un equipo frigorífico: el método directo y el indirecto. El primero se basa en tomar las medidas sobre el fluido frigorígeno (p.e. gas refrigerante). El método indirecto consiste en tomar las medidas sobre el fluido externo a la máquina (p.e. agua o aire).
Método directo e indirecto:
A continuación, se detallan las fórmulas para la obtención del rendimiento instantáneo de una máquina frigorífica por el método directo.
Rendimiento frigorífico o del evaporador (EER):
Rendimiento en modo calefacción (bomba de calor) ó del lado del condensador (COP):
En donde:
DV: es el desplazamiento volumétrico del compresor según la hoja de características del fabricante.
: densidad del vapor aspirado por el compresor (kg/m³)
: diferencias de entalpías específicas entre el líquida a la entrada del evaporador y el gas a su salida (kJ/kg)
: diferencias de entalpías específicas entre el vapor a la entrada del condensador y el líquido a su salida (kJ/kg)
: variables eléctricas, potencia activa del compresor (kW), tensión (V) e intensidad de fase (KA)
En el método directo de cálculo de la eficiencia se basa en el cálculo a través del diagrama de Mollier. De esta forma, las medidas eléctricas de consumo del equipo serán sustituidas por las lecturas de entalpía en la aspiración y descarga del compresor.
Debido a las curvas de Mollier de los refrigerantes, los equipos de aire acondicionado tienen un COP > EER superior al 30%. Es decir, son más eficientes cuando trabajan en modo frigorífico que en su funcionamiento reversible cuando se invierte el flujo en la válvula de cuatro vías.
El método indirecto, se basará por tanto en las medidas de potencia útil del equipo según un caudalímetro o medidor de energía. Las lecturas de consumo eléctrico serán efectuadas con un analizador de redes (o pinza amperimétrica). Se cogerán las medias aritméticas de los valores de cada fase siempre que su desviación sea inferior al 5%. Para el caso de equipos inverter se considerá un factor de potencia de 1.
La etiqueta energética de su equipo de clima definirá al rango de eficiencia. Por ejemplo, para un equipo doméstico de aire acondicionado, el rendimiento frigorífico de un clase A+ puede ser el doble que uno antiguo de baja eficiencia.
Toma de datos y medidas por el método directo
En este apartado se define el procedimiento para obtener los datos en campo que permitan conocer el rendimiento instantáneo de un equipo de climatización doméstico del tipo bomba de calor (véase fotografía del artículo).
Los datos a obtener se corresponden con los siguientes valores termodinámicos del gas refrigerante y del consumo eléctrico del compresor según las fórmulas indicadas. En la siguiente tabla se especifica cómo realizar las medidas:
| Medida | ¿Dónde? | ¿Cómo? |
|---|---|---|
| Entalpía del vapor a la salida del condensador-válvula de expansión. | Tubería de descarga | Medir la presión de evaporación, o presión de baja con un manómetro (o analizador de refrigeración). Medir con termopar la temperatura del vapor. Referenciar el punto en el diagrama de Mollier de gas. |
| Entalpía del vapor recalentado en la aspiración del compresor | Tubería de aspiración | Medir la presión de aspiración del compresor y la temperatura (termopar) de la tubería de baja. Referenciar el punto en el diagrama de Mollier de gas. |
| Entalpía del vapor de descarga del compresor | Misma presión que la de descarga | Medir con termopar la temperatura de descarga del gas. Referenciar el punto en el diagrama de Mollier de gas. |
| Desplazamiento volumétrico del compresor | Solicitar curvas de carga del compresor al fabricante | Obtener el valor por correlación en tablas en función de la relación de presión de alta vs. baja |
| Densidad (o peso específico) del vapor refrigerante | Tablas de propiedades del gas refrigerante en el momento de aspiración del compresor | Interpolación en tablas según la presión reales de evaporación y la de aspiración o mediante SW. |
| Potencia activa consumida por el compresor | En cada fase del equipo compresor (media aritmética) | Medida con analizador de redes de la tensión e intensidad de fase. |
Las medidas deben realizarse con el equipo trabajando a plena carga, después de 10 minutos de funcionamiento en este régimen a máxima potencia.
Los datos de presiones relativas obtenidas con el manómetro deben ser corregidas a valores absolutos para referenciarlos a los diagramas de Mollier y tablas termodinámicas del gas refrigerante.
En la práctica, se usan los analizadores digitales de refrigeración (p.e. Testo 570) que facilita las mediciones termodinámicas. También se necesitará de un analizador de redes para las medidas eléctricas en el circuito del compresor. Se recomienda que ambos equipos tengan una tolerancia máxima de error del 1% y que estén debidamente calibrados.
Obtención del rendimiento estacional
Es muy poco habitual que una máquina frigorífica opere a plena carga durante un periodo continuado. Es por ello que el rendimiento estacional durante un año (o un verano) distará mucho del rendimiento instantáneo.
Este rendimiento COP de una bomba de calor dependerá de las condiciones de trabajo, de tal forma que:
- Aumentará cuanto menor sea la temperatura de condensación
- Reducirá cuanto menor sea la temperatura de evaporación
Además, como es lógico esta valor estacional será mayor a cargas parciales, pues el consumo del compresor será menor para una misma carga térmica.
Por consiguiente, para obtener la eficiencia estacional, SEER, (ó SCOP) se evalúa la carga frigorífica (ó calorífica). Esto se consigue integrando las medidas del periodo obtenidas por los analizadores de refrigeración u otros equipos de medida.
Se acompaña un gráfico del rendimiento frigorífico (EER) de una bomba de calor aerotérmica en una oficina. Se aprecia que funciona de forma continuada de 08:00 a 15:00h (horario intensivo). En las horas de mayor demanda térmica, el equipo funciona a mayor carga y, por tanto, su EER cae en consecuencia. Por la tarde el equipo funciona de forma intermitente con ciclos de encendido y apagado.
No obstante, en fase de proyecto, se usan técnicas de simulación energética (Trnsys 18 o similar) que permitan valorar el impacto en las cargas térmicas de un edificio.
Ejemplo práctico:
Se acompaña un vídeo explicativo que ilustra cómo realizar el cálculo del rendimiento de un equipo frigorífico mediante el método directo:
Como puedo medir la eficiencia de una Unidad Manejadora de Aire (UMA)…
Hola Roberto, una climatizadora tiene varios procesos de acondicionamiento de aire susceptibles de evaluar su eficiencia: humectación recuperación de calor, etc. Pero sí te refieres al rendimiento de las baterías de calor y/o frío, éste debe hacerse sobre la bomba de calor que le da ese servicio.