¿Qué es un eyector y cómo funciona?
Un eyector es un dispositivo que utiliza la energía de la alta presión de trabajo. El eyector convierte la energía potencial de alta presión en el flujo motriz (primario) en energía cinética, extrayendo flujo desde el puerto de aspiración (flujo secundario).
El proceso, que se muestra en la Fig. 1, es impulsado por el CO2 gas a alta presión que sale del gas cooler. El gas entra al eyector por el puerto de alta presión (PH) y fluye a través de la garganta, lo que hace que el flujo se acelere. A la salida, el gas está a velocidad supersónica, creando una presión baja (PS). Como la presión baja (PS) es más baja que la presión (PL) en la boquilla de aspiración (secundaria), el CO2 fluye desde el puerto de aspiración hacia el eyector.
Los dos flujos se mezclan en la cámara de mezcla y la presión aumenta gradualmente. El flujo finalmente entra en el difusor al final del eyector. Debido a la forma cónica del difusor, el flujo disminuye gradualmente y la presión aumenta. Esto significa que la energía cinética del flujo (velocidad) se convierte en energía potencial (presión). Después de dejar el difusor, el gas está a una presión más alta (PD) que la presión de aspiración (PL).
Diseño del eyector Danfoss
Todos los eyectores del portfolio de Danfoss tienen una entrada de alta presión (gas de CO2 a alta presión procedente del gas cooler), una entrada de aspiración (desde los evaporadores MT o acumulador de aspiración) y una salida para devolver el gas o el líquido al recipiente. Las bobinas que activan los eyectores individuales están disponibles desde 110 a 230 V, 50 y 60 Hz. Los eyectores Multi Ejector HP y LP se entregan con tres transmisores de presión, utilizados para el control de la presión mediante el controlador AK-PC 782A. El Multi Ejector está disponible en diferentes versiones, dependiendo de la aplicación. Cada bloque tiene un número variable de eyectores de diferentes tamaños montados verticalmente.
Los Multi Ejectors HP y LP están disponibles con 4 a 6 eyectores, mientras que el Liquid Eyector tiene 1 o 2. El requisito de capacidad se consigue mediante el uso de diferentes números y combinaciones de eyectores. Las características de los eyectores siguen siendo las mismas no importa cuántos eyectores están en uso. En cada eyector individual, una válvula antiretorno incorporada evita el reflujo, eliminando la necesidad de válvulas de retención externas en las líneas de aspiración.
Control de la capacidad
El control de la capacidad del eyector se logra mediante un acoplamiento binario de varias capacidades. El Multi Ejector HP, por ejemplo, viene en dos versiones. La versión de 4 eyectores tiene eyectores que proporcionan 6 kW, 12 kW, 25 kW y 50 kW. Dando como resultado un total de 93 kW de capacidad de refrigeración. La versión de 6 eyectores tiene dos eyectores adicionales de 50 kW, lo que proporciona un total de 193 kW de capacidad de refrigeración. Esto permite modular la capacidad en 32 pasos entre 0 y 193 kW en pasos de 6 kW. Si se requiere más capacidad, se puede agregar un segundo Multi Ejector HP y controlarlo en paralelo. Al igual que en el Multi Ejector LP, el control de la capacidad en pasos de 3 kW y la capacidad máxima que puede obtenerse es de 43 kW para la versión de 4 eyectores y de 93 kW para la versión de 6 eyectores. El Liquid Eyector LE 600, se controla de la misma manera, solo con 4 pasos.
Fácil de usar y mantenimiento sencillo
El Multi Ejector Solution™ ofrece varias características que facilitan la puesta en marcha, el funcionamiento, el servicio y la resolución de problemas. Cada eyector individual puede equiparse con un tapón DIN LED opcional que indica si la bobina está activada o no; Una característica muy útil durante la puesta en servicio o la resolución de problemas. Todos los Multi Eyectores vienen con un filtro montado en la entrada de HP antes de los eyectores individuales, lo que elimina la necesidad de filtros externos. Se puede reparar fácilmente cada eyector individual y el filtro simplemente retirando los cuatro tornillos de montaje, usando un destornillador para levantar el eyector o el filtro y sacándolo del bloque. El filtro se puede desmontar fácilmente para su limpieza o sustitución.
Multi Ejector de Baja Presión: optimizando el consumo de energía del sistema booster
El Multi Ejector LP (baja presión) está diseñado para sistemas booster de CO2. Dependiendo de la temperatura ambiente, el eyector LP tiene diferentes funciones. En condiciones de ambiente cálido, los eyectores pueden elevar todo el gas de los evaporadores al recipiente. El nivel de la presión de elevación que puede alcanzar el eyector también depende de las condiciones ambientales. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la presión de elevación que se puede alcanzar. Por lo tanto, los compresores están comprimiendo el gas del recipiente, que está a una presión de aspiración más alta que el evaporador y esto está reduciendo el consumo de energía del sistema.
Los eyectores pueden ayudar al compresor cuando la temperatura ambiente es superior a 20 grados.Cuanto mayor sea el ambiente temperatura, mayor es la contribución al ahorro de energía que se puede lograr. Por lo tanto, la eficiencia energética global y el ahorro dependen del número de horas al año en que la temperatura es superior a 20 °C y del perfil de temperatura.
En condiciones de ambiente frío, el eyector LP cumple las mismas funciones que una válvula de alta presión convencional que controla el sistema para que funcione con un COP óptimo. Por ejemplo, los eyectores de baja presión pueden aumentar la presión de aspiración del compresor en 3 bar (conocido como elevación de presión) a 23 °C proporcionando una relación de arrastre del 63%. Mientras que, a 36 °C, la elevación es de 7 bar y la relación de arrastre es del 50%. La temperatura ambiente es un parámetro muy importante para el cálculo de la mejora y el ahorro de energía que puede proporcionar la solución con eyector.
Un sistema con Multi Ejector LP proporcionará más beneficios en un lugar donde la temperatura supere los 20°C durante un tiempo considerable. Como ejemplo, tomando el clima promedio en Atenas, el tiempo de funcionamiento del eyector es del 71% (temperaturas superiores a 20°C), mientras que para Copenhague el tiempo de funcionamiento es del 25%, por lo que el ahorro debido a los eyectores será mayor en Atenas que en Copenhague . El Multi Ejector LP es ideal para climas cálidos y almacenes con una capacidad de enfriamiento de entre 40 y 150 kW
| Baja Presión (LP) | |
| Temperatura ambiente | Cálida |
| Sistema CO2 | Booster |
| Tamaño óptimo del sistema | 40-150 kW |
| Fluido en aspiración | Principalmente gas |
| Elevación/arrastre – @bajo | 3 bar/63% @ 23°C |
| Elevación/arrastre – @alto | 7 bar/50% @ 36°C |
Beneficios del Multi Ejector de Baja Presión
- El consumo de energía se puede reducir hasta en un 15% en comparación con un sistema booster*.
- Los costes del sistema se reducen, ya que solo hay un grupo de aspiración.
- La capacidad requerida puede reducirse y potencialmente resultar en el uso de compresores más pequeños.
Multi Ejector Alta Presión: optimizando sistemas de compresión paralela
El Multi Ejector HP (Alta presión) se basa en el mismo principio básico de Multi Eyector, pero está diseñado para sistemas de compresión paralela. En condiciones ambientales cálidas, el eyector de alta presión eleva parte del gas de los evaporadores al recipiente. Desde el recipiente, el gas es comprimido directamente por el compresor paralelo (IT). Cuando los eyectores están funcionando, parte de la carga MT se mueve al compresor paralelo (IT). Por lo tanto, esto reduce la carga en los compresores MT en el sistema, ya que la carga se mueve al compresor paralelo (IT). Los compresores paralelos funcionan a una presión de aspiración más alta, lo que resulta en un menor consumo de energía. En condiciones de ambiente frío, el eyector de HP cumple las mismas funciones que una válvula de alta presión convencional que controla el sistema en el nivel óptimo de COP.
El Multi Ejector HP puede lograr una elevación de presión más alta que el Multi Ejector LP pero a menores relaciones de arrastre. Al igual que el Multi Ejector LP, el Multi Ejector HP es ideal para climas cálidos y requiere temperaturas ambientales de más de 20 ° C para aumentar la eficiencia del sistema.
Los eyectores de alta presión pueden aumentar la presión en 6 bar (conocido como elevación) a 23 ° C, lo que proporciona una relación de arrastre del 25%. A 36 ° C, la elevación puede ser de 11 bar, con la misma relación de arrastre del 25%. La elevación de presión más alta se puede soportar en temperaturas más altas, proporcionando la misma capacidad de refrigeración.
El controlador soporta la presión variable del recipiente, para garantizar un rendimiento óptimo de los eyectores en todas las condiciones.
La temperatura ambiente es una consideración muy importante al seleccionar los eyectores. Cuanto mayor sea la temperatura ambiente, mayor será el beneficio. Los factores que controlan el ahorro de energía es el perfil de temperatura durante todo el año. El Multi Ejector HP se adapta bien a climas cálidos y almacenes con una capacidad de refrigeración de entre 100 y 300 kW.
| Alta Presión (HP) | |
| Temperatura ambiente | Cálida |
| Sistema CO2 | Compresión paralela |
| Tamaño óptimo del sistema | 100-300 kW |
| Tamaño óptimo del sistema | Principalmente gas |
| Elevación/arrastre – @bajo | 6 bar/25% @ 23°C |
| Elevación/arrastre – @alto | 11 bar/25% @ 36°C |
Beneficios del Multi Ejector HP
- Reducciones en el consumo de energía de hasta un 9% anual en climas cálidos en comparación con sistemas de compresión paralela, y de hasta un 17% en comparación con los sistemas booster *.
- Los costes del sistema pueden reducirse debido a la cantidad o la capacidad de los compresores, que pueden reducirse, dependiendo de la arquitectura del sistema
Eyector de líquido: utilización óptima del evaporador y protección eficiente del compresor
El Liquid Eyector está diseñado para sistemas tanto booster como de compresión paralela. El principio de funcionamiento en el eyector de líquido es similar al eyector de gas. El eyector de líquido está optimizado para elevar líquido del acumulador de aspiración y devolverlo al recipiente. En un sistema de eyector de líquido, los evaporadores funcionan con un recalentamiento muy bajo y una fracción del líquido se devuelve al acumulador de aspiración, ubicado aguas abajo de los evaporadores. Con el apoyo de un controlador adecuado e inteligente con el algoritmo de control adaptativo de líquido (ALC), el evaporador funciona de manera más eficiente a una presión de aspiración más alta. Esto permite aumentar la presión de aspiración, reduciendo así el consumo de energía en los compresores.
La clave para lograr los beneficios de rendimiento proporcionados por el Eyector de Líquido es el uso del algoritmo Adaptive Liquid Control (ALC) disponible en la última generación de controladores Danfoss. Este algoritmo hace un uso completo de toda la superficie del evaporador, maximizando su eficiencia y operando con el recalentamiento más bajo posible (cerca de 0K). El algoritmo ALC puede controlar el volumen de líquido en los evaporadores de manera muy precisa, de modo que solo aproximadamente el 3% del volumen de refrigerante permanece líquido. Esto significa que el tamaño del acumulador de aspiración se minimiza. Dado que el eyector de líquido funciona con el trabajo que de otra manera se habría perdido, no se utiliza energía adicional para lograrlo.
Para obtener más información sobre el algoritmo de control del evaporador ALC, consulte nuestro artículo Seleccionar el algoritmo de inyección de evaporador correcto marca la diferencia.
El eyector de líquido es capaz de aumentar la presión en 5 bar (conocido como elevación) proporcionando una relación de arrastre del 17% a una temperatura ambiente de 5°C, mientras que la relación de arrastre aumenta al 35% a 20°C. El eyector de líquido es capaz de bombear el líquido acumulado al recipiente en todas las condiciones ambientales. El Liquid Eyector es adecuado para todos los climas y almacenes con una capacidad de enfriamiento de entre 40 y 300 kW.
| Eyector de líquido (LE) | |
| Temperatura ambiente | Cálida y Fría |
| Sistema CO2 | Booster o compresión paralela |
| Tamaño óptimo del sistema | 40-300 kW |
| Fluido en aspiración | Principalmente líquido |
| Elevación/arrastre – @bajo | 5 bar/17% @ 5°C |
| Elevación/arrastre – @alto | 8 bar/80% @ 36°C |
Beneficios del Eyector de Líquido
- El consumo de energía se puede reducir en un 2 a 12% anual en cualquier clima en comparación con los sistemas booster*.
- Reducción de la complejidad del sistema, menor tiempo de recuperación de la inversión y mayor fiabilidad.
- Como el eyector de líquido está diseñado para elevar líquidos a bajas presiones, puede funcionar a presiones de funcionamiento más bajas y, por lo tanto, es eficiente en cualquier clima.
¿Cuál es la relación de arrastre y la elevación de presión?
La relación de arrastre de masa Φ del eyector se define como la relación del flujo másico secundario (flujo de aspiración) sobre el flujo másico del flujo primario (flujo motriz), y mide la capacidad del eyector que impulsa el flujo del evaporador.
Φm = msn / mmn
La elevación de presión es una característica de rendimiento determinada por el diseño del eyector, las condiciones operativas y el control del sistema. Se define como la diferencia entre la presión en la salida p del difusor y la presión en la entrada del puerto de aspiración (secundario). En el sistema, el parámetro define la diferencia entre la presión del receptor (Pdiff, out) y la presión de aspiración del evaporado (Psn, in).
Plift = Pdiff,out – Psn,in
El potencial de trabajo recuperado del flujo primario del eyector puede aplicarse entre dos extremos; A) lograr una gran elevación de una pequeña cantidad de flujo secundario, o B) dar una gran cantidad de flujo secundario con una pequeña elevación de presión.
Ahorro significativo de energía
Un supermercado alemán instaló multieyectores de alta presión y eyectores de líquidos en un sistema de refrigeración de CO2 transcrítico con compresión paralela. El sistema tiene tres grupos de aspiración con una carga de 230 kW MT, 85 kW LT y 125 kW (IT). El uso de la compresión paralela, los eyectores y el algoritmo ALC dieron como resultado una reducción del 28% en el consumo de energía en comparación con los sistemas construidos en 2017 y registrados en la base de datos alemana VDMA-Effizienz-Quickcheck. Esta reducción de energía resultó en un ahorro anual de 61.000 EUR. (Tenga en cuenta que la base de datos de código abierto se actualiza continuamente con nuevas instalaciones y que, por lo tanto, la base de comparación se actualizará continuamente, lo que proporcionará resultados diferentes a lo largo del tiempo).
CO2 Control Adaptativo de Líquido
La solución de Danfoss para la gestión de líquidos en aplicaciones de refrigeración de CO2 transcríticas se basa en versiones mejoradas de controladores, controles y administradores de sistemas, junto con el eyector de líquido. Esta solución se llama Control Adaptativo de Líquido de CO2 (CALM) y representa un gran paso adelante en la gestión de refrigerantes. CALM garantiza la integración entre los controladores, los controles y los administradores del sistema, lo que permite una operación segura en los sistemas con Eyector de Líquido en todas las condiciones.
Conclusión
Aprovechando las propiedades físicas del refrigerante y el diseño del sistema, Danfoss Multi Ejector Solution ™ es clave para garantizar una alta eficiencia energética en los sistemas de refrigeración con CO2 transcríticos. Para los sistemas booster, la carga del compresor se puede reducir con el Multi Ejector LP. Para el sistema de compresión paralela, el Multi Ejector HP puede mejorar la carga de TI, mientras que la carga de MT se reduce. El Liquid Eyector puede mejorar la eficiencia energética de cualquier solución de refrigeración con CO2 al permitir una utilización óptima del evaporador. Con Multi Ejector Solution ™, Danfoss ofrece una eficiencia significativamente mejorada en cualquier aplicación de refrigeración con CO2, en cualquier clima, haciendo del CO2 el refrigerante más eficiente.
Para más información, contacta con tu oficina local de Danfoss,o visita multiejectorsolution.danfoss.es