Cuartos fríos 9

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Diagrama de Mollier cuartos fríos *

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ACEITE ALQUILBENCENO

Alquilbenceno (AB oil)   AKB300

Adecuado para refrigerantes CFC, HCFC y amoniaco. 

No adecuado para refrigerantes HFC: 134a, 404A, 507, 407C y 410A. Envasado en plástico.

ACEITE POLIÉSTER 

Poliéster (POE)

Adecuado para refrigerantes HFC: 134a, 404A, 507, 407C, 410A. 

Compatible con refrigerantes HCFC y HFC, altamente higroscópico, envasado en recipiente metálico, tiene efecto detergente en el sistema.  

FORMAS DE SEPARAR EL ACEITE  DEL REFRIGERANTE 

Bajar la velocidad

•    80%  ----- 85%

Cambio de dirección

•   85%  

Coalescencia

• 90% --------95%

Centrifuga 

• 99% -------99.5%

SEPARACION DE ACEITE COALESCENTE 

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Diseñados para provocar que se combinen las pequeñas partículas del lubricante en forma de aerosol para formar gotas más grades. Estas gotas al crecer son susceptibles a los efectos de la gravedad. Este "proceso combinado" recibe el nombre de " coalescente".

SEPARACION DE ACEITE CENTRÍFUGO

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Centrifuga

99% --------99.5%

El vapor caliente en alta presión es bombeado fuera del compresor a través de la válvula de presión de descarga hacia el condensador.

EL REFRIGERANTE GASEOSO SE CONVIERTE EN LÍQUIDO CUANDO:

Sube su presión

• Se comprime

Baja la temperatura

• Se retira calor  

SOBRECALENTAMIENTO DEL GAS

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Son los grados de temperatura adicionales que el vapor de salida del evaporador adquiere sobre la temperatura de evaporación del liquido. Solo vapor - No hay líquido.

¿QUE ES LA RELACION DE COMPRESIÓN?

Es la relación que tiene la presión de succión y la  de descarga se interpreta como EL ESFUERZO mecánico que el compresor tiene al realizar su trabajo.

Para un sistema de media temperatura ejemplo:

para pelear (comprimir) la carga de arena (refrigerante) el operario (compresor) hace un esfuerzo mediano relativo de 3 a 1.

Relación de compresión

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1. Media Temperatura - 3:1 a 4:1
2. Media Extendida  - 4:1 a 5:1
3. Baja Temperatura -18:1 a 20:1

Formas de lograr una baja relación de compresión 

1. Bajar la presión de descarga 
2. Subir la presión de succión 
3. Una combinación de ambas.

DIAGRAMA DE MOLLIER 

El refrigerante esta sometido cambios de estado, de una temperatura y presión según circula a través del sistema de  refrigeración. La información sobre estos cambios para los cálculos se puede obtener de tablas o de manera mas sencilla sobre representaciones gráficas, la mas utilizada en el diagrama presión entalpía o de mollier.

El diagrama tiene presión ( bar, atm o kpa) en el eje vertical o de ordenadas  y entalpía (kjkg o kcal/kg) en el eje horizontal o de abscisas, y cada punto en el diagrama representa un estado de refrigerante.

Las líneas de vapor y líquido saturado encierran la zona de mezcla en donde coexisten el líquido y el vapor.

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Líneas de presión (Horizontales)  determinan las presiones de evaporación o de condensación Psia=Psig + Pre. Atmosférica (14.7) Reciben el nombre de isobaras.

Líneas de entalpía:(Verticales) indican la cantidad de calor que tiene el refrigerante en cada momento, sea cual sea su estado. reciben el nombre de iso entalpias.  

Líneas de temperatura: (Verticales) en la parte superior izquierda dentro de la zona de líquido, horizontales en el interior de la campana, en la zona de vapor son ligera curva descendente.

Líneas de compresión (entropía constante): cuervas ascendentes en la zona de vapor, muestran cómo se produce el proceso de compresión.     

Líneas de calidad: sirven para conocer la proporción vapor - liquido del refrigerante al circular por el evaporador o el condensador.

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Punto critico: Es el punto más alto de la campana, en este punto por mucho que se incremente la presión ya no es posible condensar. (licuar)

El SUBENFRIAMIENTO del líquido se representa se representa en la zona izquierda del diagrama. Un punto de esta zona representa un estado de líquido a una temperatura inferior a la de saturación.

El SOBRECALENTAMIENTO  como la compresión del vapor se efectúa en la zona derecha del diagrama. Un punto en esta zona representa un estado de vapor sobre calentado, vapor a una temperatura superior a la de saturación.

CÁLCULOS BÁSICOS QUE PODEMOS HACER CON EL DIAGRAMA P- H 

• Efecto refrigeración 
• Calor de compresión
• Calor de rechazo 
• Capacidad del condensador 
• Capacidad teórica del compresor 

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TRAZADO SOBRE EL DIAGRAMA  DE MOLLIER 

Datos:

Presión de condensación                                                  =124.2 psig
Temperatura de la línea de descarga                                =125°F
Temperatura de la linea de líquido                                   =90°F
Presión de evaporación                                                    =18.4 psig
Temperatura del tubo de succión                                     =30° F

CONVERSIÓN DE DATOS

• R-134a
• Capacidad del evaporador:                                    24.000 BTU/h
• Presión de succión:                                                18.4 psig + 14.7 = 33.1 psia ⇾ 20°F
• Presión de descarga:                                              124.2 psig +14.7 =138.9 psia ⇾ 100°F
• Temperatura en la línea de succión:                      30° F
• Temperatura en la linea de descarga:                    125°F
• Temperatura en la línea del líquido:                      90°F

1 T . R . = 12000 BTU   °F =( 9* °C )+ 32             Pabs  =   P man + 14.7

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Unidad Condensadora cuartos fríos 

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Transporte y Montaje de Unidad Condensadora

Toda unidad condensadora tiene agujeros para sella miento; todo cuidado debes ser tomado cuando este en movimiento. Para evitar daños provocados por cables o corrientes que puedan friccionar la unidad condensadora durante el movimiento, deben ser utilizadas barras para alejar los mismos de la unidad

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Montaje en el Suelo

La base deberá ser de concreto, nivelada y a 150 mm de altura en relación al piso. Esa elevación por encima del piso garantiza alguna protección contra el agua, suciedad y polvo. Antes de fijar la unidad a la base compruebe, una vez más, la elevación de la misma. La unidad siempre deberá ser localizada en espacios libres, en todas las direcciones. Una unidad montada en un rincón del recinto podrá resultar en re circulación del aire de descarga, surgiendo, entonces, elevada presión de condensación y perdidas de desempeño.

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Montaje en losas

Antes del montaje, se debe hacer un completo análisis estructural, para tener la seguridad de que la estructura soportara convenientemente el peso de la unidad. Para amortiguar las vibraciones, se recomiendan amortiguadores de caucho entre la unidad y la base de montaje.

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Acceso a la Unidad

Se debe prever espacio adecuado para el acceso a la unidad, necesario para la realización de los servicios de mantenimiento y limpieza. Prever también espacio al lado de las conexiones para permitir el acceso a las válvulas de servicio de los cuartos fríos 

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Requisitos de Ubicación para Unidad Condensadora Lugares para instalación de cuartos fríos 

La más importante consideración en relación a la instalación de unidades con condensación a aire es la provisión de aire para el condensador y la remoción del aire calentado del área donde está instalada la unidad.
Cuando esa condición esencial no es atendida, resultara en alta presión de condensación, lo que causa bajo rendimiento en el equipamiento y fallas en potencial para el compresor.
Unidades no deben ser instaladas en las inmediaciones de vapor, aire caliente y descargas de chimeneas.
Atmósferas corrosivas requieren condensadores especialmente proyectados para esa condición.
La unidad debe ser montada fuera de espacios que sean sensibles al ruido y vibración. Para otros lugares de la construcción, deben ser montadas sobre losas, áreas de servicio y otras áreas donde el nivel de ruido no sea un factor importante. Consultores sobre ruido y estructuras deberán ser consultados para más recomendaciones.

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Paredes y Obstrucciones

La unidad deberá ser ubicada de la forma que el aire circule libremente y no sea re circulado. Para que haya un flujo apropiado de aire, el equipamiento deberá ser a una distancia “L” mínima de cualquier pared u obstrucción.
Es recomendable que la distancia sea mayor que “L” siempre que posible. Para equipamientos instalados lado a lado, la distancia mínima entre las unidades debe ser la anchura de la unidad más larga. Si los condensadores, están de cara uno al otro, al lado de las aletas, la distancia mínima entre ellos deberá ser la del condensador de mayor altura.

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Montaje de Compresores sobre Muelles de un cuarto frío 

Los compresores semi-herméticos son fijados rígidamente a la unidad que se eviten daños durante el transporte. Antes de operar con la unidad, los siguientes pasos deben ser seguidos:
·         Remover las tuercas superiores y arandelas
·         Remover y descartar los espaciadores
·         Montar los espaciadores de neopreno (instalados en la caja eléctrica del compresor o fijados al mismos)
·         Remontar las tuercas superiores y arandelas
·         Dejar un espacio de 1.5 mm entre la tuerca/arandela del espaciador de neopreno. Para compresores montados rígidamente, comprobar si los tornillos no se soltaron en el transporte.

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¿QUE ES UN REFRIGERANTE  DE UN CUARTO FRIÓ?

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Teóricamente es cualquier fluido ó sustancia que pueda absorber CALOR  a una baja presión y a una baja temperatura, y que lo pueda liberar a una presión mayor y a una temperatura mayor.

EL REFRIGERANTE TRANSPORTA EL CALOR 

• Alta presión                                               Baja presión  

•  Alta temperatura                                       Baja temperatura 

COMPUESTOS PUROS 
R-11 R-12 R-13 R-23 R-134a

• Substancias formadas por un solo tipo de moléculas ó componente. 

• Las fugas del refrigerante no alteran su composición.

MEZCLAS AZEOTROPICAS

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R-507 R-508B R-515A R-502 R-513A

• Refrigerante formado por 2 ó mas tipos de moléculas ó componentes y tiene la misma composición en la fase líquida o en la fase gaseosa. 
• Las fugas no alteran su composición.  

MEZCLAS ZEOTROPICAS 

• Refrigerante formado por 2 ó mas tipos de moléculas ó componentes y tiene diferente composición en la fase liquida que en la gaseosa. 
• Las fugas sí alteran su composición. 
• Ejemplos: R-410A, R-404A, R-407C.

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MEZCLAS CASI-AZEOTROPICAS

• R-404A                                   R-410A
• Mezcla azeotrópica con un deslizamiento de temperatura muy pequeño. 

CFCs

• Los clorofluorocarbonos (CFCs) consiste en:
• Cloro
• Flúor
• Carbono
• Como no contienen hidrógeno, los refrigerantes CFC son químicamente muy estables, inclusive cuando son liberados a la atmósfera. 
• Pero debido a que contiene cloro en su composición, están dañando la capa de ozono. 
• Permanecen en la atmósfera de 60 a 1700 años. 
• El potencial de Agotamiento de la capa de Ozono de los clorofluorocarbonos varía de 0.5 a 1.0. 

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REFRIGERANTES  CFC 

PAO - Potencial de Agotamiento de Ozono 

PCG - Potencial de Calentamiento Global 

R - 11  

• PAO - 1               PCG = 4750
• Vida atmosférica 45 años

R-12

• PAO - 0.82           PCG =10.900
• Vida atmosférica 100 años.

HCFCs

• Los hidro cloro fluorocarbonos (HCFCs) son la segunda categoría de refrigerantes que están vigentes actualmente. 
• Aunque contiene cloro, que daña la capa de ozono, los refrigerantes  HCFCs también contiene hidrógeno, que los hace químicamente menos estables una vez que suben a la atmósfera. 
• Su potencial de agotamiento es muy abajo y varia de 0.001 a 0.11.
• Para los países en desarrollo está permitido su uso hasta el año 2040. 

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REFRIGERANTES HCFC

R-22

• PAO = 0.05
• PCG = 1810

R-401A 

• R22-53%/R152a-13%/R124-34%
• PCG = 1200

R-401B

• R22-61%/R152-11%/R124-28%
• PCG = 1300

HFCs

• Los hidrofluorocarbonos (HFCs) son la tercera categoría de refrigerantes que están vigentes actualmente.
• Son sustancias que contienen hidrógeno, flúor y carbono.
• No contienen cloro y por consiguiente no dañan la capa de ozono, su PAO es igual a cero.
• Los HFCs que se utilizan comúnmente en nuestro país son:
• R-134a, R-404A, R-410A, R-407C.

HFOs

• Son la cuarta generación de refrigerantes sintéticos.
• Los HFO no agotan la capa de ozono y tiene un bajo potencial de calentamiento global, pero tiene importantes riesgos ambientales y de seguridad humana asociados con estas nuevas sustancias.
• Los HFO son ligeramente inflamables A2-L .
• Cuando se quema, libera sustancias peligrosas, como el fluoruro de hidrógeno (HF), cuya toxicidad es elevada y es potencialmente letal para los humanos en espacios sin ventilación.

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HCs

• Son utilizados  en unidades condensadoras hechas en el norte de Europa, así como también indirectamente en sistemas rack como refrigerante primario.
• Un numero en aumento de equipos auto contenidos utiliza R-290 en vez de R-134a. 
• Todos los refrigerantes de hidrocarburo son altamente inflamables.
• Clasificación "A3" en el standdard 34 - 2010 de ASHRAE.
• El equivale europeo a la clasificación "A3" que se utiliza en la norma EN 378 es "L3" 
• Independientemente de la inflamabilidad de refrigerante utilizado, existen números requisitos de seguridad que deben considerarse. 

REFRIGERANTES NATURALES 

• Son sustancias producidas por por procesos bioquímicos de la naturaleza, no agotan la capa  de ozono, tiene un muy bajo o nulo potencial de calentamiento global. 

• Los refrigerantes naturales más usados son:

• Amoníaco (NH3)
• Dióxido de carbono (CO2)

• Los hidrocarburos.

• Propano/R-290
• Isobutano / R-600a).

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DIÓXIDO DE CARBONO CO2

                  PCG= 1

Ventajas

• No tiene cloro
• Su PCG es la unidad
• No es inflamable
• En aplicaciones subcríticas se puede usar el CO2 como fluido secundario en un sistema en cascada.

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Desventajas

• La presión de descarga es extremadamente alta en operación transcrita con presiones superiores al as 1450.38 PSI.
• Tiene limitaciones de uso en países de temperatura ambiente promedio anual de los 25°C.

SUBCRITICO; CO2 COMO FLUIDO SECUNDARIO.

• En el primer estado el HFC o HC enfría el CO2, del segundo estado manteniendo el CO2 liquido.
• El CO2 se enfría hasta los 26°F (275 psig) para MT.
• El CO2 se enfría hasta los -13°F (181psig) para BT
• La bomba mantiene al CO2  circulando.
• El CO2 es volátil, por lo que siempre se está evaporando.
• Todas las tuberías deben de estar aisladas.

SISTEMA EN CASCADA 

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Primer estado HFC o HC

• Este suministra enfriamiento al segundo estado. 
• Absorbe el calor que transporta el CO2 en el intercambiador de calor intermedio, liberándolo en el condensador. 

Segundo estado CO2

• La temperatura de condensación del CO2 se mantiene por debajo del punto critico.
• Las presiones del CO2  se expanden en la válvula de expansión antes de entrar al evaporador.
• El compresor es de tipo subcrítico.
• Las líneas de liquido deben estar aisladas.
• Las válvulas electrónicas de expansión con EEVs para mantener el sobrecalentamiento constante.

SISTEMA CON BOOSTER EN OPERACIÓN TRANSCRÍTICA

• El CO2 circula por el lado de MT y el BT. 
• En el enfriador de gas opera en modo supercrítico
• El intercambiador de calor opera en modo subcrítico.

USO DEL SISTEMA DE R744

• El transcrito se usa en areas donde la temperatura ambiente promedio anual es generalmente baja.

• 20°C a 25°C como el norte de Europa y Canadá. 

• Los sistemas en cascadas y secundarios (subcríticos R744) se usan en ambientales altas. 
• Sur de Europa, los estados unidos, gran parte de américa central y del sur, el sudeste de así, África y Australia. 

ESTÁNDAR 34 ASHRAE

Clasificación de números estándar

• Serie  - 000             Metano          R-12
• Serie  - 100             Etano             R-134a
• Serie  - 200             Propano         R-290 Hidrocarburo
• Serie  - 400             Zeotropos      R-410A
• Serie  - 500             Azeótropos    R-507
• Serie  - 600             Compuestos orgánicos diversos. Hidrocarburo R-600a (Isobutano)
• Serie  -700             Compuestos Inorgánicos R-744 R-717
• Serie  -1000           Compuestos Orgánicos no saturados, HFO R- 1234yf  Hidrofluorolefina.

DENSIDAD DE LIQUIDO

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• Cada refrigerante tiene una densidad específica de liquido a una temperatura dada.
• Cuando la densidad de un refrigerante de reemplazo es diferente a la del refrigerante original, las cargas van a ser diferentes.
• Cuando usemos una báscula para carga el gas, debemos de seguir las recomendaciones del fabricante. 

EL REFRIGERANTE LÍQUIDO SE CONVIERTE EN VAPOR CUANDO:

                                       

Eleva su temperatura 

• Absorbe calor

Baja su presión

• Se expande.

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TEMPERATURA DE SATURACIÓN

PRESIÓN                                     TEMPERATURA 

El vapor y el liquido pueden existir simultáneamente. 

TEMPERATURA SATURADA DE EVAPORACIÓN 

1. Temperatura ambiente del cuarto frio.
2. -10°f
3. = Temperatura saturada de evaporación

El vapor del refrigerante que sale del evaporador viaja a través de la linea de succión hacia la entrada de compresor. 

El vapor del refrigerante que sale del evaporador viaja a través de la linea de succión hacia la entrada del compresor.

COMPRESOR RECIPROCANTE HERMÉTICO

El compresor toma el vapor a baja presión y lo comprime aumentando tanto su presión como su temperatura. 

CALOR DE COMPRESIÓN 

GASES DE CUARTOS FRÍOS 

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Se define como el calor agregado al gas refrigerante que resulta de la energía de trabajo usado en el compresor, puesto que el aceite debe pasar por los cilindros del compresor para lubricarlos siempre circula una pequeña cantidad de aceite con el refrigerante. Puesto que el aceite debe pasar por los cilindros del compresor para lubricarlos, siempre circula una pequeña cantidad de aceite con el refrigerante. 

                   

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