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MODULO SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION |
ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ
CANAL
YOUTUBE: ANTONIO OSPINO
Tabla de contenido
1. SISTEMAS
SUBCRITICOS Y TRANSCRITICOS O SUPERCRITICOS DE REFRIGERACION.
2.
GENERALIDADES DE CUARTOS FRIOS.
2.1.
TIPOS DE CUARTOS FRIOS DE ACUERDO CON LA APLICACIÓN.
2.2.
COMPRESORES Y UNIDADES CONDENSADORAS PARA USAR CON CUARTOS FRIOS.
2.3.
EVAPORADORES PARA USAR EN RECINTOS DE CUARTOS FRIOS.
3.
ARREGLOS DE SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION PARA CUARTOS FRIOS
SUBCRITICOS.
4. ARREGLOS O CONFIGURACIONES DE SISTEMAS
COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS CON CO2.
4.1.
ARREGLOS DE SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS ESTANDAR CON
CO2.
5.
DIAGRAMAS DE CONTROL Y POTENCIA PARA CUARTOS FRIOS
5.1.
SISTEMAS DE BAJA POTENCIA DE CONSERVACION CON CAPILAR COMO ELEMENTO DE
EXPANSION
5.2.
SISTEMAS DE BAJA POTENCIA DE CONGELACION CON CAPILAR COMO ELEMENTO DE
EXPANSION
5.3.
SISTEMAS DE MEDIA POTENCIA DE CONSERVACION CON VALVULAS TERMOSTAICAS COMO
ELEMENTO DE EXPANSION
5.4.
SISTEMAS DE MEDIA POTENCIA DE CONGELACION CON VALVULAS TERMOSTATICAS COMO
ELEMENTO DE EXPANSION
5.4.1. SISTEMAS DE DESCONGELACION ELECTRICOS
5.4.2. SISTEMAS DE DESCONGELACION POR GAS CALIENTE
6.
PROCEDIMIENTOS PARA MANTENIMIENTO DE EQUIPOS.
7.
CALCULO Y SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA CUARTOS FRIOS
7.1.
CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL CUARTO FRIO.
7.2.
SELECCIÓN DE UNIDAD CONDENSADORA, EVAPORADOR, Y VALVULA DE EXPANSION.
7.3.
SELECCIÓN DE ACCESORIOS: FILTROS VISORES, TUBERIAS, VALVULAS, ETC.
1.
SISTEMAS SUBCRITICOS Y TRANSCRITICOS O
SUPERCRITICOS DE REFRIGERACION.
Antes de comenzar, los sistemas de refrigeración y
climatización los podemos enmarcar en dos divisiones que son los sistemas
transcríticos o supercríticos y los sistemas subcríticos. Recordemos las zonas
en un diagrama de Mollier:
Con respecto al comportamiento del refrigerante en la
zona subcrítica, comprendida entre la presión crítica y la presión triple, se tiene:
Ahora
analicemos lo que sucede en el punto critico y por encima del punto crítico:
Ahora
analicemos el punto crítico de algunos refrigerantes:
La mayoría de los refrigerantes conocidos poseen
presiones criticas y temperaturas criticas elevadas, por tanto, las presiones y
temperatura de condensación de estos refrigerantes están muy por debajo de
estos valores, por lo cual estaremos en una zona subcrítica.
En el caso del CO2 o R-744 se poseen dos situaciones especiales:
la primera tiene que ver con su bajo punto crítico, representado por su temperatura
critica que está en los 31 ºC. Por tanto en sitios con estas temperaturas, se tendrán
que operar a temperaturas mayores de 35º y presiones mayores que la presión
crítica ( 1070 Psia ) trabajando en la zona transcritica o supercrítica.
Como en la parte transcrítica no hay una condensación,
el accesorio pasa a llamarse GAS COOLER o enfriador de gas.
La segunda condición radica en la alta presión del
punto triple ( 75 Psig ), por tanto al momento de cargar un equipo, se inicia
el rompimiento del vació con bajo flujo de refrigerante con una carga lenta, de
esta forma se evita la formación de hielos seco en tuberías y accesorios , después
de pasar la presión triple, se pude acelerar el proceso de carga del CO2.
Ver video:
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SISTEMAS TRANSCRITICOS O
SUPERCRITICOS Y SUBCRITICOS DE REFRIGERACION |
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2.
GENERALIDADES DE CUARTOS FRIOS
El sistema comercial básico
es el cuarto frío, su objetivo principal es el de almacenamiento de productos
ya sea por debajo , por encima o en su
punto de congelación, por tiempos definidos; con el fin de preservarlos en
optimo estado para su empleo por el ser humano.
Los componentes comunes de
un cuarto frio son:
Entre los tipos de puertas
comunes para cuartos fríos se tienen:
·
Puerta
corrediza: recomendados para cuartos fríos de tamaño mediano a grande con gran
flujo de carga.
·
Puerta
con bisagra o abatibles: recomendados para cuartos fríos de tamaño pequeño
Estas
puertas tienen como antesala del cuarto el uso de corinas plásticas para
reducir la entrada de aire caliente al recinto, tal como se muestran:
Con relación a los paneles para la construcción de los cuartos fríos, viene hechos de
varios materiales, pero el más común es el poliuretano con densidad de 40 Kg/M
Cub y espesor de 2”, 3”, 4” y 5”, también se encuentran en espesores desde 60,
80, 100, 120, 140, 160, 180 y 200 mm, con presentación final exterior e
interior en lámina galvanizada pintada con pintura electrostática.
Son luminarias son especiales con alta protección para humedad ( IP 66 ),
y bajas temperaturas hechas en material de vidrio o acrílico, su tecnología ya
son con base en leds de bajo consumo energético y de miles de horas de uso.
En
la parte del piso , por lo general se usan placas plásticas llamadas Estibas,
con fin de Aislar el producto de su contacto con el piso para evitar la
contaminación de los mismos y favorece la circulación de aire para una mejor
ventilación
de los productos almacenados.
Para
el almacenaje de los productos se usan estantería metálica que permiten el rápido almacenamiento del
producto; la correcta ventilación del producto y la facilidad de inspección del
estado del producto.
2.1. TIPOS DE CUARTOS FRIOS
DE ACUERDO CON LA APLICACIÓN.
·
Conservación
de productos frescos: El producto
entra en el recinto refrigerado a temperatura ambiente y se le reduce su
temperatura por encima de su punto de congelación y se mantiene a dicha
temperatura. Como el caso de frutas, vegetales, flores, etc.
· Conservación de producto congelado: El producto entra en el recinto congelado y se le reduce su temperatura o se mantiene la que trajo por un lapso de tiempo determinado. Como el caso de helados, carnes congeladas, etc. Estos sistemas no requieren tan altas capacidades de compresores y usan cuartos de preenfriamiento.
·
Congelación de productos: El producto entra en el
recinto refrigerado o a temperatura ambiente y se le reduce su temperatura
hasta congelarlo ya sea a su temperatura de congelación o por debajo de la
misma. Estos sistemas requieren altas capacidades de los compresores y la
temperatura de los productos debe reducirse en máximo 24 horas.
·
Túneles de congelamiento: El producto entra en el
recinto refrigerado a temperatura ambiente y se le reduce su temperatura hasta
congelarlo ya sea a su temperatura de congelación o por debajo de la misma,
pero se requiere hacer este proceso en un lapso corto de tiempo, por ello,
estos sistemas requieren altas capacidades de los compresores. Para estos
procesos también se emplean los famosos “Túneles de enfriamiento”. La
temperatura de los productos debe reducirse en cuestión de horas o minutos.
·
Cámaras de preenfriamiento: Son cuartos fríos que tiene
una antesala o cuarto de preenfriamiento, la finalidad de esta cuarto de
preenfriamiento es reducir la temperatura del producto que viene del exterior,
para evitar que esa carga térmica entre al cuarto principal. Se emplean mucho
en equipos de alta capacidad de congelación
2.2. COMPRESORES Y UNIDADES
CONDENSADORAS PARA USAR CON CUARTOS FRIOS.
Estos
equipos se seleccionan de acuerdo con el tamaño del recinto refrigerado, de la
siguiente forma:
·
Sistemas pequeños ( Áreas de recinto menores de los
2 metros cuadrados ): Emplean unidades condensadoras con compresores
herméticos, sistemas de expansión con
capilares o válvulas de expansión. Poseen un solo evaporador en recinto.
·
Sistemas medianos ( áreas de
recinto de 3 a 20 metros cuadrados ): Emplean unidades condensadoras con
compresores herméticos y/o semiherméticos
con válvulas de expansión. Poseen de uno a dos evaporadores en recinto.
• Sistemas medianos a grandes ( Áreas de recinto de 20 metros cuadrados a
60 metros cuadrados ): Emplean sistemas racks con compresores herméticos o
semiherméticos, compresores abiertos, con condensadores de convección forzada;
pueden poseer de uno a tres evaporadores en recinto.
• Sistemas grandes( Áreas de recinto mayores de 60 metros cuadrados ):
Emplean compresores en racks con condensadores evaporativos y poseen varios
evaporadores en el recinto.
Ver
video:
2.3. EVAPORADORES PARA USAR
EN RECINTOS DE CUARTOS FRIOS.
La
elección del tipo de evaporador depende mucho del tipo de recinto y sus
dimensiones, entre los cuales se tienen:
2.3.1. EVAPORADOR CUBICO
Son
los mas comunes se caracterizan por:
•
Ubicación en techo.
•
Ubicación cerca a paredes.
•
Ideal cuartos fríos pequeños a medianos.
•
Tiro de aire en una dirección paralela al aire
admitido a los ventiladores de impulsión.
•
Requiere buena altura de pared del recinto.
2.3.2. EVAPORADOR PLAFON
Se
caracterizan por:
•
Ubicación en techo.
•
Ubicación en centro de recinto.
•
Ideal cuartos fríos pequeños , medianos y grandes.
•
Tiro de aire en ambas direcciones y perpendicular al
aire admitido en el evaporador.
•
Ideal para recintos de baja altura.
•
Necesita sistemas de desagüe con mayor longitud.
2.3.3. EVAPORADOR ANGULAR
Se
caracterizan por:
•
Ubicación en techo.
•
Ubicación cerca a paredes de recinto.
•
Ideal cuartos fríos pequeños a medianos.
•
Conservación de producto delicado y laboratorios.
•
Silenciosos.
• Se usan también en furgones refrigerados.
2.3.4. EVAPORADOR MURAL
Se
caracterizan por:
•
Ubicación en paredes
•
Ideal cuartos fríos pequeños a medianos
•
Fácil mantenimiento.
•
Se usan también en furgones refrigerados
2.3.4. EVAPORADOR DE PISO
Se
caracterizan por:
•
Ubicación en piso.
•
Ideal cuartos fríos medianos a grandes.
•
Fácil mantenimiento.
3. ARREGLOS DE SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION PARA CUARTOS FRIOS SUBCRITICOS.
Son sistemas que usan por lo general refrigerante HFC,
HFO o HC con presiones de descarga por debajo de la presión critica del
respectivo refrigerante, entre las configuraciones disponibles se tienen:
3.1.
SISTEMAS CON UN SOLO EVAPORADOR PARA UN SOLO RECINTO CON DESCONGELACION CICLO
FUERA, ELECTRICA O GAS CALIENTE
Estos sistemas
emplean unidades condensadoras de baja a media capacidad con compresores
herméticos en su mayoría y un solo evaporador en recinto.
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Dependiendo del tipo de unidad
condensadora , se tienen los siguientes arreglos:
El esquema
siguiente muestra un sistema sencillo de media a alta temperatura, no posee
acumulador de succión
El esquema
siguiente muestra un sistema sencillo de baja y media temperatura, al cual se
le ha adicionado un acumulador de succión:
En otros montajes, al sistema
anterior se le adiciona un filtro de succión, para quedar de la siguiente
forma:
Al sistema
anterior se le adiciona entre el compresor y el evaporador una válvula
reguladora de presión de succión o de cárter para hacer la regulación de la
presión de succión para un mejor rendimiento del compresor , como se observa en
el siguiente arreglo:
Con su filtro
de succión:
Si se desea
tener un control de la presión de succión en el evaporador para cargas que se
afectan por las variaciones de temperatura, entonces se hace uso de las
válvulas reguladoras de presión de evaporación, como se observa en el siguiente
montaje:
Con su
respectivo filtro de succión:
En el caso que
se tengan sistemas de descongelación por gas caliente, se tiene el siguiente
montaje:
Si usa
intercambiador de calor de tubos o un acumulador de succión con intercambiador,
los montajes son los siguientes:
3.2.
SISTEMAS CON UN DOS O MAS EVAPORADORES PARA UN SOLO RECINTO CON DESCONGELACION
CICLO FUERA O ELECTRICA.
Estos sistemas
emplean unidades condensadoras de media a alta capacidad con compresores
semiherméticos, una sola solenoide de líquido, válvulas termostáticas de
acuerdo al número de evaporadores conectados.
Para este caso
se tiene el siguiente montaje simple:
Para trabajar
con presiones de succión estables se le adiciona una válvula reguladora de
presión de succión , tal como se observa:
3.3.
SISTEMAS CON UN DOS O MAS EVAPORADORES PARA UNO O MAS RECINTOS CON
DESCONGELACION CICLO FUERA O ELECTRICA.
Estos sistemas
emplean unidades condensadoras de media a alta capacidad con compresores
semiherméticos, con tantas solenoides de líquido y válvulas termostáticas de
acuerdo al número de evaporadores conectados.
Para este caso
se tiene el siguiente montaje simple para recintos con igual temperatura:
Para tener un
mejor control de la presión de succión, al anterior montaje se le adiciona una
válvula reguladora de presión de succión, tal como se muestra:
Si se desean
tener recintos con diferentes temperaturas, entonces se hace el uso de las
válvulas reguladoras de presión de evaporación en lo evaporadores a los cuales
se deseen trabaja con mayores presiones de succión, tal como se muestra en el
montaje:
Ver video:
ESQUEMAS GENERALES DE COMPONENTES PARA EQUIPOS DE REFRIGERACION EN CUARTOS FRIOS
3.4.
SISTEMAS CON COMPRESORES EN PARALELO PARA UNO O MAS RECINTOS CON DESCONGELACION
CICLO FUERA O ELECTRICA.
En estos
sistemas se usan compresores en paralelo con el fin de aumentar el flujo masico
del sistema para de esta forma incrementar la potencia frigorífica del sistema,
que no se puede lograr con un solo compresor.
De acuerdo al
tipo de compresor se encuentran sistemas con compresores alternativos, scroll,
tornillo ya sean herméticos o semiherméticos, como se observa a continuación:
En lo
relacionado a sus componentes o accesorios, vamos a analizar los que están en
la línea de descarga del sistema, estos varían dependiendo si usan separadores
de aceites independientes o uno en común.
Para el caso
que se tiene un separador de aceite en común, entonces existe un sistema de
lubricación especial que es , el que a la larga, modifica la estructura y
componentes del sistema, analicemos este caso por ejemplo:
Estos sistemas
usan cilindros llamados “Colectores”, los cuales puede ser de descarga, de líquido,
de succión y de aceite. Estos recogen el fluido proveniente de varios sistemas
para enviarlo a otro. En el montaje anterior se observan los de descarga y el
de líquido.
Si el sistema
usa separadores de aceite individuales, o sea, uno para cada compresor, el
montaje se modifica de la siguiente forma:
En el caso
anterior, el sistema de lubricación se simplifica, ya que no se necesitan
depósitos de aceite ni control de nivel de aceite, se recomienda para unidades
de compresores menores de cuatro ( 4 ).
En lo
relacionado a los componentes y accesorios de la baja presión, es bastante
variable debido a las condiciones que se pueden ofrecer con estos sistemas,
vemos los siguientes ejemplos relacionados con el empleo de un solo evaporador
grande en un solo recinto:
Para los
sistemas anteriores, como tiene un solo evaporador, no se usan los colectores
de líquido, pueden emplear acumuladores de succión, y dependiendo la
configuración de uno a varios filtros de succión.
A continuación,
veremos los sistemas con dos o más evaporadores para dos o más recintos con
iguales o diferentes temperaturas:
Ver video:
GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE COMPRESORES EN PARALELO O RACKS
En lo
relacionado con la lubricación de los compresores en estos sistemas es
importante, ya que no solo es complejo si no que es primordial para la
integridad de los mismos. Estos sistemas usan accesorios como:
En lo relacionado a los sistemas, se posee el más
común que es el que usa separadores de aceites independientes o por cada
compresor, tal como se observa en el montaje:
Si desea usar un solo separador de aceite, entonces ya
hay que usar accesorios como un reservorio o depósito de aceite, colectores de
aceite, controles de nivel de aceite en los compresores y válvulas
diferenciales de presión de aceite, como se observa a continuación:
Ver video:
3.5.
SISTEMAS CASCADAS.
El ciclo en cascada permite el empleo de un ciclo de
compresión de vapor cuando la diferencia entre la temperatura de evaporación y
la temperatura de condensación es muy
grande. Se componentes de dos o más ciclos que pueden usar diferentes tipos de
refrigerantes.
La función del ciclo de alta es la de disipar el calor
que ha ganado el ciclo de baja en el recinto o espacio refrigerado.
La función del ciclo de baja es la de absorber el
calor del recinto o espacio refrigerado.
Son utilizados para obtener bajas temperaturas de
acuerdo a los requerimientos establecidos.
Con relación a estos sistemas, se posee la
configuración simple:
Una configuración del sistema sería:
Para incrementar la eficiencia se le adicionan
intercambiadores de calor, tal como se observa:
Una configuración del sistema sería:
También se suele usar el ciclo de alta para un
evaporador de media temperatura, tal como se muestra:
Una configuración del sistema sería:
Ver video:
4. ARREGLOS O CONFIGURACIONES DE SISTEMAS COMERCIALES DE
REFRIGERACION TRANSCRITICOS.
Son sistemas que usan por lo general refrigerante CO2
con presiones de descarga por encima de la presión critica del, entre las
configuraciones disponibles se tienen:
4.1. ARREGLOS DE
SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS ESTANDAR CON CO2.
Son sistemas que usan para medias temperaturas de
evaporación con las siguientes características:
·
COP
desde 1,6 a 2,2.
·
Temperaturas
de evaporacion de 0º a – 10ºC y presiones desde 370 a 490 Psig
·
Presiones
de descarga desde 1290 a 1600 Psig.
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Para incrementar la eficiencia del ciclo, se le suele
añadir un intercambiador de calor tal como se observa:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Ver video:
4.2. ARREGLOS DE
SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS ESTANDAR DE CO2 CON BYPASS
DE FLASH GAS Y EVAPORADORES DE MEDIA TEMPERATURA.
Son sistemas que usan para medias temperaturas de evaporación
con las siguientes características:
·
COP
desde 1,6 a 2,2.
·
Temperaturas
de evaporación de 0º a – 10ºC y presiones desde 370 a 490 Psig
·
Presiones
de descarga desde 1290 a 1600 Psig.
·
Presiones
intermedias desde 580 a 620 Psig
·
Posee
un tanque de flash gas que separa la mezcla expandida que viene del gas cooler.
·
El
vapor saturado del tanque de flash gas se expande mediante una válvula de flash
gas.
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Para incrementar la eficiencia del ciclo se le suele
colocar intercambiadores de calor en varias partes del ciclo.
En la primera situación, se enfria el refrigerante que
sale del gas cooler con vapor saturado del tanque de flash gas:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
En la segunda situación, se enfría el refrigerante que
sale de la válvula de expansión primaria antes de llegar al tanque de flash gas
con vapor saturado expandido del tanque de flash gas:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
En la tercera situación, se enfría el refrigerante
líquido que sale del tanque de flash gas con destino a la válvula de expansión
del evaporador de media temperatura con vapor saturado expandido del tanque de
flash gas:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Ver video:
4.3. ARREGLOS DE
SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS ESTANDAR DE CO2 CON
COMPRESION DE FLASH GAS Y EVAPORADORES DE MEDIA TEMPERATURA.
Son sistemas que usan para medias temperaturas de
evaporación con las siguientes características:
·
COP
desde 1,9 a 2,4.
·
Temperaturas
de evaporación de 0º a – 10ºC y presiones desde 370 a 490 Psig
·
Presiones
de descarga desde 1290 a 1600 Psig.
·
Presiones
intermedias desde 580 a 620 Psig
·
Posee
un tanque de flash gas que separa la mezcla expandida que viene del gas cooler.
·
El
vapor saturado del tanque de flash gas se comprime con un compresor en paralelo
con el de media temperatura.
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Al anterior ciclo se le suele colocar un
intercambiador de calor para incrementar su eficiencia
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
4.4. ARREGLOS DE
SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS ESTANDAR DE CO2 CON
COMPRESION Y BYPASS DE FLASH GAS Y EVAPORADORES DE MEDIA TEMPERATURA.
Son sistemas que usan para medias temperaturas de
evaporación con las siguientes características:
·
COP
desde 1,9 a 2,4.
·
Temperaturas
de evaporación de 0º a – 10ºC y presiones desde 370 a 490 Psig
·
Presiones
de descarga desde 1290 a 1600 Psig.
·
Presiones
intermedias desde 580 a 620 Psig
·
Posee
un tanque de flash gas que separa la mezcla expandida que viene del gas cooler.
·
El
vapor saturado del tanque de flash gas se comprime con un compresor en paralelo
con el de media temperatura.
·
Parte
del vapor saturado del tanque de flash gas se expande.
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Al ciclo anterior se le adiciona intercambiador de
calor de calor para incrementar su eficiencia, veamos los siguientes casos:
Caso I:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Caso II:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Caso III:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Caso IV:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Caso V:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo se
tiene:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
También se pueden usar dos intercambiadores, tal como
se muestra a continuación:
Ver video:
4.5. ARREGLOS DE
SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS ESTANDAR DE CO2 CON BYPASS
DE FLASH GAS Y EVAPORADORES DE MEDIA Y BAJA TEMPERATURA.
Son sistemas que usan para medias y bajas temperaturas
de evaporación con las siguientes características:
·
COP
desde 1,1 a 1,6.
·
Temperaturas
de evaporación de 0º a – 10ºC y presiones desde 370 a 490 Psig
·
Temperaturas
de evaporacion de -30º a -15º C y presiones desde 175 a 315 Psig
·
Presiones
de descarga desde 1290 a 1600 Psig.
·
Presiones
intermedias desde 580 a 620 Psig.
·
Posee
un tanque de flash gas que separa la mezcla expandida que viene del gas cooler.
·
Posee
dos compresores en serie ( Booster )
·
Parte
del vapor saturado del tanque de flash gas se expande.
A continuación, se tiene la configuración más simple:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
A continuación de toma el sistema con expansión del
vapor saturado del tanque de flash gas:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
Para darle un poco de mayor eficiencia, se usa un
intercambiador de calor en el lado de baja presión, tal como se muestra:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo:
También se usan varios intercambiadores tal como se
muestra a continuación:
Ver video:
4.6. ARREGLOS DE
SISTEMAS COMERCIALES DE REFRIGERACION TRANSCRITICOS ESTANDAR DE CO2 CON BYPASS
Y COMPRESION DE FLASH GAS Y EVAPORADORES DE MEDIA Y BAJA TEMPERATURA.
Son sistemas que usan para medias y bajas temperaturas
de evaporación con las siguientes características:
·
COP
desde 1,6 a 1,9.
·
Temperaturas
de evaporación de 0º a – 10ºC y presiones desde 370 a 490 Psig
·
Temperaturas
de evaporacion de -30º a -15º C y presiones desde 175 a 315 Psig
·
Presiones
de descarga desde 1290 a 1600 Psig.
·
Presiones
intermedias desde 580 a 620 Psig.
·
Posee
un tanque de flash gas que separa la mezcla expandida que viene del gas cooler.
·
Posee
dos compresores en serie ( Booster )
·
Parte
del vapor saturado del tanque de flash gas se expande.
·
Posee
un compresor en paralelo con el de media temperatura
A continuación, se tiene la configuración más simple
del sistema con compresión de flash gas:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo:
Una posible configuración de este sistema se observa a
continuación:
A este sistema también se le colocan intercambiadores
de calor para mejores su eficiencia, veamos los siguientes casos:
CASO I:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo:
CASO II:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo:
A continuación, se tiene la configuración más simple
del sistema con compresión y bypass de flash gas:
Con relación al diagrama de Mollier del ciclo:
Una posible configuración del sistema sería:
Al ciclo anterior se le adiciona un intercambiador de
calor en baja presión para mejorar el rendimiento:
Con relación al diagrama de Mollier del mismo:
También se poseen configuraciones con varios
intercambiadores de calor, tal como se observa:
Ver video:
5. DIAGRAMAS DE CONTROL Y POTENCIA PARA CUARTOS FRIOS
5.1. SISTEMAS DE BAJA POTENCIA DE CONSERVACION CON
CAPILAR COMO ELEMENTO DE EXPANSION
Estos sistemas son
monofásicos 120 0 220 vac, no usan presostatos de presion ni de aceite, y por
sus bajos amperajes se pueden prescindir de los reles térmicos Los componentes
del sistema son:
En relación al diagrama de
potencia, el estándar es el siguiente:
En relación con el diagrama
de control, se tiene la opción de tener uno con opción de operación manual con
interruptores, tal como el que se observa a continuación:
Veamos el montaje:
Si se desea el sistema sin
accionamiento manual, entonces el circuito de control queda de la siguiente
forma:
Veamos el montaje:
Para sistemas mas complejos,
se usan reles térmicos para una protección eléctrica extra, por lo tanto, los
diagramas de potencia y control serán los siguientes:
El siguiente circuito de
control posee activación manual y automática:
Veamos ahora su esquema de
conexión:
En caso que, no desee la
activación manual, el circuito de control es el siguiente:
Veamos su esquema de
conexión:
Ver video:
5.2. SISTEMAS DE BAJA POTENCIA DE CONGELACION CON
CAPILAR COMO ELEMENTO DE EXPANSION
Son sistemas que usan para
conservación de alimentos, bebidas, etc
a temperaturas por debajo de los 0 grados Celsius Los componentes del
sistema son:
En relación al circuito de
potencia se tiene:
El circuito de control, esta
para opción de trabajo automática y manual:
Veamos ahora su esquema de
conexión:
En el caso que no se des el
sistema de accionamiento manual, el circuito queda de la siguiente forma:
Veamos su conexión:
Ver video:
5.3. SISTEMAS DE MEDIA POTENCIA DE CONSERVACION CON
VALVULAS TERMOSTAICAS COMO ELEMENTO DE EXPANSION
Son sistemas que usan para
conservación de alimentos, bebidas, etc
a temperaturas por encima de los 0 grados Celsius sistemas de expansión directa que usan
válvulas solenoide de liquido y válvulas termostáticas; en lo relacionado a los
sistemas de control eléctrico, usan vigilantes de tensión y presostatos duales
de presión de refrigerante:
Los componentes del sistema
son:
En relación a la potencia
eléctrica se tiene:
En relación al sistema de
control, se requiere que tenga la opción de operación manual y automática, así
como el apagado por pump down. A continuación se tiene un circuito con estas
opciones:
También se presenta el
circuito sin la opción de operación manual:
5.4. SISTEMAS DE MEDIA POTENCIA DE CONGELACION CON
VALVULAS TERMOSTATICAS COMO ELEMENTO DE EXPANSION
Son sistemas que usan para
conservación de alimentos, bebidas, etc
a temperaturas por encima de los 0 grados Celsius sistemas de expansión directa que usan
válvulas solenoide de liquido y válvulas termostáticas; en lo relacionado a los
sistemas de control eléctrico, usan vigilantes de tensión y presostatos duales
de presión de refrigerante. Por lo general, se poseen dos tipos de sistemas
dependiendo del sistema de descongelación.
5.4.1. SISTEMAS DE DESCONGELACION ELECTRICOS
En relación a los
componentes del sistema son similares a los de conservación:
La potencia eléctrica viene
dada por :
En relación al sistema de control
se tiene:
Sin la opción del sistema
manual:
5.4.2. SISTEMAS DE DESCONGELACION POR GAS CALIENTE
En relación a los
componentes del sistema se tiene:
Con relación a la potencia
eléctrica del sistema:
En lo relativo con el
sistema de control se tiene:
También esta el circuito sin
la opción de operación manual:
6. PROCEDIMIENTOS PARA MANTENIMIENTO DE EQUIPOS.
6.1.
CAMBIO DE PRESOSTATOS EN UNA UNIDAD CONDENSADORA DE EQUIPO DE
REFRIGERACION COMERCIAL CON MANOMETRO ESTANDAR
Tenga los siguientes equipos y accesorios:
Comience el
procedimiento de la siguiente forma:
·
Identifique
las válvulas rotolock de succión y descarga del compresor.
·
Con
una llave rachet verifique previamente que los vástagos de la válvulas rotolock
de succión y descarga del compresor este desenroscados por completo, después de
ello, quite los tapones de los puertos de servicio de ambas válvulas.
·
Conecte
dos válvulas de bola cerradas: Una en el puerto de servicio de la válvula
rotolock de succión del compresor y otra en el puerto de servicio de la válvula
rotolock de descarga del compresor
·
Conecte
la manguera azul al puerto de servicio de la válvula rotolock de succión del
compresor, la amarilla a la bomba de vacío y la roja del juego de manometros al
puerto de servicio de la válvula rotolock de descarga del compresor
·
Con
la llave rachet, enrosque por completo los vástagos de la válvula rotolock de succión del compresor y descarga del
compresor
·
Ahora
proceda a cerrar la válvula de bola que está en la tubería de retorno de aceite
del compresor, después proceda a abrir ambas válvulas de bola con lo cuál, se
marcará presión en los manómetros
·
Para
despresurizar, primero abra lentamente la válvula de alta del juego de
manómetros para despresurizar el refrigerante en la manguera roja y descarga
del compresor y después abra la válvula de baja del juego de manómetros para
despresurizar el refrigerante en la manguera azul
·
Proceda
a cerra ambas válvulas del juego de manómetros
·
Para
extraer el presostato, proceda a quitar primeramente los cables de control
conectados al mismo. Tome nota de los puntos de conexión de los cables.
·
A
continuación, proceda a extraer el presostato, proceda a quitar sus tubos que
están conectados a las válvulas rotolocks del compresor u otros puertos del
compresor
·
Coloque
el nuevo y apriete bien sus puntos de unión a las tuberías y conecte sus
cableados firmemente. Si va a colocar un nuevo un presostato, verifique que
estén ajustados sus valores de presiones de Cut In, presiones de Cut Out y
diferenciales, de acuerdo a los requerimientos del equipo
·
Conecte
la manguera amarilla al puerto de la bomba de vacío
·
Encienda
la bomba de vacío y las válvulas del juego de manómetros por un corto lapso de
tiempo hasta que la presión en el manómetro de baja sea de 29 In Hg
·
Proceda
a cerrar ambas válvulas de bola, las válvulas del juego de manómetros y apagar
la bomba de vacío. Puede desconectar la manguera amarilla de la bomba de vacío
·
Con
la llave rachet, desenrosque por completo los vástagos de las válvulas rotolock de succión y
descarga del compresor, así como la válvula de bola de aceite del compresor (
si la tiene )
·
Con
los vástagos de las válvulas rotolock desenroscados por completo, proceda a
abrir nuevamente las válvulas de bola para despresurizar el poco de
refrigerante que quedó en las mismas y se marcará un poco de presión en los
manómetros.
·
Para
despresurizar, primero abra lentamente la válvula de alta del juego de
manómetros para despresurizar el refrigerante en la manguera roja y descarga
del compresor y después abra la válvula de baja del juego de manómetros para
despresurizar el refrigerante en la manguera azul
·
Proceda
a cerra ambas válvulas del juego de manómetros
·
Verificando
que los manómetros estén en cero o inferior, proceda a quitar las manguera azul
y roja del juego de manómetros, así como las válvulas de bola y después coloque
los tapones en los puertos de servicio ambas válvulas rotolock del compresor
·
Ponga
a operar el equipo en función automática
Ver videos:
VIDEO ANIMADO CAMBIO PRESOSTATO EN EQUIPO DE REFRIGERACION COMERCIAL CON MANOMETRO ESTANDAR
VIDEO PRACTICO CAMBIO PRESOSTATO EN EQUIPO DE REFRIGERACION COMERCIAL CON MANOMETRO ESTANDAR
6.2. OPERACIÓN DE
MANTENIMIENTO EN LINEA DE LIQUIDO Y BAJA PRESION EN UN SISTEMA CON UNIDADES
CONDENSADORAS CON MANOMETRO ESTANDAR.
Este
procedimiento se usa cuando se desea:
•
Cambio de filtro secador de línea de liquido.
•
Cambio de mirilla.
•
Cambio de solenoide de liquido.
•
Limpieza interna de válvula de expansión.
•
Cambio de evaporador cambio de válvulas ( KVP, KVL,
Cheques, etc ).
•
Reparación de fugas en tuberías ( líquido alta
presión, mezcla y succión )
Comience el procedimiento de la siguiente forma:
·
Identifique
las valvulas rotolock de succión y descarga del compresor así como la válvula
rotolock del recipiente de liquido
·
Ponga
a operar el equipo en sistema manual y active la solenoide, el ventilador de
evaporador y la unidad condensadora
·
Con
una llave rachet verifique previamente que el vástago de la válvula rotolock de
succión del compresor este desenroscado por completo, después de ello, quite el
tapon del puerto de servicio de dicha válvula
·
Conecte
al manguera azul al puerto de la válvula de paso conectada a la válvula
rotolock de succión del compresor y la amarilla a la bomba de vacío.
·
Abra
la válvula de baja del juego de manómetros y encienda la bomba de vacío por un
corto periodo en el que la presión de vacío sea inferior a los 29 in de hg
·
Para
terminar la purga, cierre la válvula de baja del juego de manómetros, cierre la
válvula de paso de la bomba de vacío ( si la tiene ) y posteriormente, apague
la misma.
Ahora se procede a realizar el almacenaje de
refrigerante de la siguiente forma:
·
Con
una llave rache, enrosque dos vueltas el vástago de la válvula rotolock de succión del compresor, con lo cual se
marcará la presión de succión del sistema.
·
Con
la llave rache, enrosque completamente
el vástago de la válvula rotolock del recibidor de líquido, para bloquear el
paso de refrigerante
·
El
compresor comenzará a almacenar refrigerante y eso se observa en el manómetro
de baja que reduce su presión; cuando la presión esté en cero, con la llave
rachet, enrosque completamente el
vástago de la válvula rotolock de succión del compresor
·
Apague
solenoide, unidad condensadora y ventiladores de evaporador, después apague el
sistema
·
Por
seguridad, con la llave rachet, enrosque por completo el vástago de la válvula
rotolock de descarga del compresor
Proceda a hacer el cambio del accesorio o reparación
de tubería respectiva. Después, para establecer el sistema siga los siguientes
pasos:
·
Con
la llave rachet, desenrosque por completo el vástago de la válvula rotolock de
succión del compresor y después, enrósquela una o dos vuelta para comunicar al
manómetro con las líneas de succión evaporador y liquido del sistema.
·
Ponga
el sistema en manual y encienda la solenoide de liquido del sistema, para la
evacuación de gases no condensables
·
Abra
la válvula la válvula de baja de juego de manometros y encienda la bomba de
vacío por un periodo en el que la presión de vacío sea inferior a los 29 in de
hg con el fin de purgar las línea de líquido y succión del equipo cárter del
compresor así como las mangueras del juego de manómetros
·
Al
terminar el tiempo, cierre la válvula de baja del juego de manómetros, cierre
la válvula de la bomba de vacío ( si la tiene ) y posteriormente, apague la
misma; puede desconectar la manguera de la bomba de vacío
·
Proceda
a esperar un tiempo prudencial para verificar si hay fugas
·
Con
la llave rache, proceda a desenroscar por completo primeramente el vástago de
la válvula rotolock de succión del compresor, después siga con el vástago de la
válvula rotolock de descarga del compresor y finalmente con el vástago de la
válvula rotolock del recibidor de líquido.
·
Apague
la solenoide de liquido del sistema o equipo
Para finalizar el proceso, siga los siguientes pasos:
·
Verificando
que la presión en el manometro siga en vacío, proceda a quitar la manguera
azul, después coloque el tapón en el puerto de servicio de la válvula rotolock
de succión del compresor
·
Coloque
a operar el equipo en función automática
Ver video:
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7. CALCULO Y SELECCIÓN DE COMPONENTES PARA CUARTOS
FRIOS
7.1.
CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL CUARTO FRIO.
Para empezar se necesita de la necesidad de frio dependiendo
del tipo de la carga térmica, cantidad de la varga térmica, temperatura de
entrada de la carga, temperatura de almacenamiento de la misma., etc; para el
caso:
Ahora se analiza la estantería que dentro del cuarto
frio en lo relacionado a sus dimensiones y la cantidad que se desea usar
Ahora se analiza la distribución de la estantería con
espacios de circulación para obtener las medias mínimas del cuarto frio;
también se calcula la cantidad de masa de producto a refrigerar
Teniendo idea de las dimensiones internas del recinto,
se especifican las condiciones de almacenamiento, tipo de pared, y condiciones
ambientales externas:
Ahora, se calcula la capacidad frigorifica necesaria para
cumplir con los requerimientos especificados en un programa adecuado:
Al valor obtenido se le adiciona un valor de seguridad
del 5%. Se construye el ciclo de refrigeración en un diagrama de Mollier, con
los subenfriamientos y recalentamientos requeridos:
Se
determina la potencia frigorífica del ciclo, flujo másico. COP y potencia del
compresor en un programa adecuado:
Ver
video:
7.2.
SELECCIÓN DE UNIDAD CONDENSADORA, EVAPORADRO, Y VALVULA DE EXPANSION.
Se
parte del cálculo de la capacidad frigorífica requerida por el recinto
refrigerado y se dibuja su ciclo en un diagrama de Mollier:
Se
construye el diagrama de Mollier para determinar el flujo masico, potencia
requerida por el compresor y cilindrada del compresor requerido así como las
presiones de operación.
Se
toman los datos necesarios para hallar el evaporador:
Ahora
se va a un programa de selección:
Verificar que la altura del evaporador no tenga inconvenientes con su ubicación
en el interior del recinto y no tenga obstáculos; también analice el tiro de
aire del evaporador para ver si su flujo de aire cubre la distancia
perpendicular al evaporador
Se
especifican los datos necesarios para la selección de una unidad condensadora:
Con
los datos anteriores nos dirigimos a un programa de selección :
De
la hoja de datos del equipo se toman la siguiente información:
Ahora
se selecciona los datos para la selección de la válvula de expansión y su orificio:
Con
los datos anteriores nos vamos al programa de selección:
Ahora
se obtienen los siguientes datos de la válvula seleccionada:
Ver
video:
7.3.
SELECCIÓN DE ACCESORIOS: FILTROS VISORES, TUBERIAS, VALVULAS, ETC.
Se
tomas los datos de diseño del diagrama de Mollier:
Se
verifican en las hojas de datos de la unidad condensadora, evaporador y válvula
de expansión, las conexiones y tamaños de los mismos:
A
continuación, se hace el plano de montaje del sistema con las dimensiones de
las tuberías y accesorios que se van a instalar:
Habiendo
determinado los accesorios y la dimensión de la tubería donde se van a
instalar, se van a los programas de selección con los valores de potencia
frigoríficas y temperaturas del diagrama de Mollier del sistema. Para la
selección de algún componente que vaya en cualquiera de las líneas del equipo,
tenga en cuenta dos cosas:
·
Que
sus conexiones estén de acuerdo al tamaño de la tubería.
·
Que
sus caídas de presión sean lo mas bajas posibles.
Pare
ello, se seleccionan los accesorios, para el caso del filtro secador de la
línea de líquido:
Para
el caso de la válvula solenoide de líquido:
Para
el caso del visor de la línea de líquido:
Para
el caso de la válvula de bola:
A
continuación, se determinan las distancias de las tuberías y las dimensiones de
los acoples para determinar las caídas de presión del sistema en los programas
de selección
Ahora
se seleccionan los accesorios de tuberías como codos, reducciones, etc, así
como las dimensiones de las tuberías para analizar sus pérdidas de presión.
A
continuación, se calculas las pérdidas de presión en las líneas de tuberías del
equipo:
Ahora
se verifican los valores de las caídas de las líneas de liquido y succión con
los valores recomendados
Ver
video:
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