10 nov. 2012

LEYENDAS URBANAS: CONECTAR EL AIRE ACONDICIONADO CONSUME MUCHO III

…Continúo con la serie sobre el aire acondicionado.

En el último post de la serie se ha estimado la potencia necesaria para refrigerar un coche. Esta potencia oscilará típicamente entre un máximo de 2500W y unos 1000W. Obviamente, si el coche se ha calentado mucho tiempo al sol al principio la climatización operará a su máxima potencia tal vez 3000W o 6000W, depende del coche, pero en muy poco tiempo bajará de los 2500W.

Sin embargo, es muy difícil saber cuánto consumo implica esa potencia de refrigeración debido a la absoluta opacidad de los fabricantes de coches. Una excepción a esta regla es el siguiente artículo de Mitsubishi: Development of Energy-SavingAir-Conditioning System for New COLT del 2004.

Voy a ir paso a paso para estimar cuanto debería consumir un buen sistema de climatización. Empezamos describiendo el sistema (figura gentileza Wikipedia):



Un refrigerador está compuesto por seis elementos:

  1. un fluido térmico para transportar el calor del foco frío (el interior del coche) al foco caliente (el exterior del coche). En principio se podría utilizar cualquier fluido compresible, en la práctica se utiliza casi siempre un fluido que cambia de fase en el proceso (es decir pasa de líquido a gas). Para este caso los elementos son los de la figura:
  2. Un condensador, en el que el fluido comprimido pasa a estado líquido, y libera calor al ambiente.
  3. Una válvula de expansión en la que se reduce la presión del fluido para permitir que se evapore.
  4. Un evaporador, en el que el fluido pasa a estado gaseosos, y toma calor del ambiente.
  5. Un compresor, en el que el fluido gaseoso se comprime y se calienta (al comprimir un gas aumenta su temperatura). El compresor es una de las partes más importante para mejorar el rendimiento del sistema.
  6. Una fuente de potencia para accionar el compresor. En principio será de dos tipos:
    1. En la mayoría de los coches la potencia se obtiene directamente del eje del motor mediante un embrague.
    2. En algunos coches, típicamente híbridos, la potencia se obtiene de un motor eléctrico, que se alimenta de unas baterías que a su vez obtienen la energía del alternador/generador.

En el post anterior he mostrado como en un caso de refrigerar el aire de 40ºC a 20ºC la eficacia frigorífica (COP o EER) en un sistema ideal es de casi 15. Cuanto menor sea el salto de temperatura mejor para el rendimiento del sistema.

En la realidad el rendimiento del sistema es mucho menor. Existen diferentes causas que nos alejan de la idealidad. A destacar que el rendimiento del compresor no es muy alto, y que la diferencia de temperaturas en el fluido térmico es mayor.
NOTA: el sistema tiene dos intercambiadores de calor, el evaporador y el condensador. Para que un cambiado de calor funcione requiere un salto térmico. Por eso el salto térmico del fluido térmico es muy superior a los 20ºC que necesitamos para refrigerar el habitáculo. Simplemente con que el salto térmico de cada intercambiador sea de 10ºC, aumenta el salto térmico total en el fluido térmico a 40ºC, y la máxima eficacia frigorífica posible baja a 7, menos de la mitad.

La eficacia frigorífica de una instalación grande para refrigerar un edificio está normalmente al menos entre 3 y 4. Pudiendo en casos favorables superar el 5.

Si nuestro coche fuera un electrodoméstico bastaría con ver la letra que indica la eficacia del aparato (para España ver real decreto 142/2003).

COP’s en electrodomésticos hasta 12KW (uso doméstico):

NOTA: estos valores corresponden a una temperatura exterior de 35ºC que es un valor típico para la mayoría de los países cálidos como España. La potencia que requiere un coche (1000W-2500W) corresponde a 860frigorias/hora-2150frigorías/hora, pero dado que puntualmente se requiere mucha más potencia cabe esperar que un climatizador de coche esté dimensionado en el rango 3000-6000W (aproximadamente 2500-5000 frigorias/hora). Es decir, potencias totalmente comparables al típico aire acondicionado pequeño doméstico de tipo Split (Se entiende por Split los equipos con dos partes, una unidad en el exterior de la casa y otra en el interior de la casa)

Como se puede ver los electrodomésticos pequeños menos eficientes consiguen un COP de 1,6; mientras que los mejores consiguen más de 3,2. En la práctica casi todo lo que se comercializa en estos momentos al menos alcanza un COP de 3.

La pregunta es ¿en un coche se alcanza el mismo COP que en un electrodoméstico?

En un coche tenemos claramente dos inconvenientes que perjudican la eficiencia:

  • Limitación de espacio y peso (respecto a un equipo de uso doméstico).

  • A priori menor rendimiento debido a la fuente de potencia:
    • Si el compresor está unido al motor: el régimen de giro varía mucho. Normalmente habrá algún rango en el que el COP será peor.
    • Si el compresor está unido a un motor eléctrico: hay que añadir al sistema las pérdidas tanto del alternador/generador, como del proceso de carga y descarga de las baterías.
Pero también tenemos un gran incentivo respecto a un equipo doméstico: el coste de la energía es muy muy superior, debido a que el combustible tiene una fiscalidad desfavorable y que el rendimiento del motor del coche es muy bajo. (Obviamente esto no ocurre si tenemos un coche eléctrico).

El problema al que nos enfrentamos es que no hay forma de saber si el climatizador de tu coche es extraordinario, o es una porquería. Desgraciadamente los fabricantes de coches no tienen obligación de comunicarnos la eficiencia del climatizador del coche, y se preocupan muy mucho de no darnos esa información.

Para hacer una estimación me basaré en los números del artículo que he citado, dado que el artículo ya tiene unos cuantos años los valores son válidos para un coche real: COP medio máximo 2,5. COP medio mínimo 1,5. Como podéis ver los valores oscilan entre mediocres o muy malos (si se comparan con los valores de cualquier aire acondicionado doméstico).

Ya tenemos toda la información necesaria para hacer una estimación.

Escenario más desfavorable:
COP 1,5
Potencia refrigeración 2500W
Motor de gasolina (energía combustible 32,18MJ/l)
Rendimiento medio motor 25%
Consumo climatización: 0,75l/h

Escenario favorable:
COP 2,5
Potencia refrigeración 1000W
Motor de gasoil (energía combustible 35,86MJ/l)
Rendimiento medio motor 30%
Consumo climatización: 0,13l/h

Estos números son consistentes con la estimación en mi coche que presentaba en el primer post de esta serie: el escenario más desfavorable corresponde a 0,5l/h en un día que la temperatura exterior alcanzó los 40ºC y con el motor al relentí.

Incluso en el caso más desfavorable imaginable, y considerando un precio de la gasolina de 1,5€, el coste de mantenerse frescos 5 personas es de 1,12€/h, un precio que al menos a mí me parece aceptable, aunque sea muy superior al coste de la electricidad para mantener una habitación a una temperatura fresca.
NOTA: el coste de la energía es aproximadamente 10 veces menor, ya que el coste en España del KW/h en estos momentos es de 0,18€ por KW/h (puede variar según tarifas), y con medio KW es suficiente para mantener una habitación pequeña fresca.

Permitidme que insista, salvo que vivas en un sitio como Kuwait, o que te hayan vendido un coche realmente malo, en el 99% del tiempo que conectas el aire acondicionado el aumento del consumo será muy inferior al escenario más desfavorable.

Atención: todo lo dicho aplica a un coche con climatizador, en el que el compresor del aire acondicionado trabaja sólo cuando es necesario para mantener la temperatura deseada. En los coches antiguos el consumo puede ser superior, ya que el compresor trabajaba en todo momento. Este tipo de aires acondicionados se identifican fácilmente por que hay que hacer la aberración termodinámica de conectar la calefacción cuando se requiere poca refrigeración.

En el siguiente post resumiré como se debe elegir el coche y como se debe utilizar el aire acondicionado si se desea minimizar el impacto en el consumo.

1 comentario:

  1. Siempre nos aseguramos de darle consejos de eficiencia y ahorro energético a nuestros clientes. Desde nuestro sector puedo decir que los aire acondicionado son cada vez más eficientes, pero sin embargo queda aún mucho trabajo por llevar a cabo. Si los gobiernos financiaran más un "plan renove" de electrodomésticos, veríamos otra situación desde hace tiempo. Sin duda esta es una de las páginas que recomendaremos leer.

    Muy buena la información, se la daremos a leer a más de un cliente.

    ¡Buen trabajo!

    Un saludo,
    manuel
    Reparar aire acondicionado madrid

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