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TABLA DE CONVERSIÓN VISCOSIDAD

TABLA DE CONVERSIÓN DE CAUDAL

CONTROL Y REGULACIÓN – CALOR

DIAGRAMA DE CÁLCULOS

PARA VAPOR SATURADO SECO

DIAGRAMA DE CÁLCULOS PARA LÍQUIDOS

PESO ESPECÍFICO DE LOS LÍQUIDOS MÁS COMUNES

DATOS RELATIVOS AL VAPOR DE AGUA

Ver tablas parker en este link

AJUSTANDO LA VÁLVULA ORI

Con el ajuste de la válvula ORIT completamente abierta,

todos los abanicos del condensador permanentemente

encendidos, y el 50% de los cicuítos cerrados por medio de

válvulas, deje que la presión de descarga baje hasta que

alcanze aproximadamente 150 psig (10.34 barg). Esto ocurrirá

porque bajo estas condiciones en un día de 70°F(21 °C), el

condensador estará sobredimensionado. Entonces, la válvula

ORIT debe ajustarse lentamente a 170 psig (11.71 barg),

dejando tiempo suficiente para inundar el condensador.

AJUSTE DE LA VÁLVULA CROT

Con la válvula ORIT previamente ajustada, los abanicos del

condensador encendidos permanentemente, la presión del

recipiente caerá. Entonces la válvula CROT se ajusta a

160 psig (11.03 barg), que es la mínima presión de líquido

requerida, como fué calculada en “C” arriba.

5) Ajuste la válvula de condensador dividido.

Una válvula 12D9B-SC fué seleccionada para este servicio.

Usando un control de presión, esta debe ser ajustada para

energizarse y dividir el condensador a 175 psig (12.06 barg)

y de-energizarse a 200 psig (13.78 barg).

6) Ajuste la válvula de desviación del recipiente.

La válvula solenoide ME34S290 debe ser controlada por un

termostáto para ser energizada y abrir la válvula a una temperatura

de 65°F(18°C).

7) Ajuste los cuatro abanicos del “condensador invierno/verano”

(en psig, valores en barg en paréntesis)

ENCENDIDO APAGADO

#1 175 (12.06) 165 (11.37)

#2 180 (12.40) 170 (11.71)

#3 185 (12.75) 175 (12.60)

#4 190 (13.09) 180 (12.40)

Ajuste los cuatro abanicos del “condensador de verano”

(en psig, valores en barg en paréntesis)

ENCENDIDO APAGADO

#1 185 (12.75) 175 (12.06)

#2 200 (13.78) 190 (13.09)

#3 205 (14.12) 195 (13.44)

#4 210 (14.47) 200 (13.78)

Es muy importante notar que el último abanico en salir de

ciclo apagándose es ajustado a 5 psi (0.34 bar) menos que

el ajuste de la ORIT. Por tanto, en un día de 35°F(2°C), el

condensador estará dividido, la válvula ORIT mantendrá la

presión a 170 psig(12.66 bar) (haciendo que el líquido permanezca

en el condensador, y el abanico del condensador

ajustado a cortar a 165 psig(12.31 bar) estará moviendo aire

a 35°F(2°C) sobre el refrigerante líquido retenido en el condensador.

La temperatura de “pierna caída” (drop leg) ó conexión inferior

del condensador será de aproximadamente 40°F (4.4 °C),

este líquido que tiene un subenfriamiento de 34°F (1°C) no

pasará por el recipiente en su camino hacia las válvulas de

expansión.

A como se estimó antes, con esta cantidad de subenfriamiento,

se requerirá 15 hp menos para lograr el mismo

efecto de refrigeración. Adicionalmente, con menos tiempo

que el compresor está encendido, la vida del equipo resultará

extendida, resultando en ahorros adicionales.

Los costos de operación pueden ser más altos ó más bajos

en diferentes supermercados en dependencia del programa

de mantenimiento preventivo, y las condiciones climáticas

regionales.

Sin embargo, como se mostró, con un control y ajuste apropiado,

el aprovechar las bajas temperaturas ambientes tendrá

un impacto significativo en la última línea del supermercado.

REDUCIENDO LOS COSTOS DE OPERACIÓN CON

SUBENFRIAMIENTO DE LÍQUIDO

Parte del líquido refrigerante que es recirculado en un sistema

de refrigeración se usa para remover su propio contenido

de calor (entalpía). El calor del líquido es absorbido en

el punto de reducción de presión (la VET reduce la presión

del lado de alta a la del lado de baja). Durante la operación

de clima fresco, cuando es posible capitalizar el “subenfriamiento

gratis”, la eficiencia del sistema puede aumentarse en

5% por cada 10°F (6 °C) de subenfriamiento de líquido, resultando

en una reducción de los costos de operación.

Usando un sistema de baja temperatura multiplexado de 100 hp

como ejemplo, un subenfriamiento de 30°F (-1°C) reducirá

los requerimientos de flujo de refrigerante en el sistema en

un 15 % ó lo suficiente para poner a descansar o parar un

compresor de 15 hp. El costo de operar un compresor de

15 hp es de aproximadamente US $ 0.78 por hora en

base a US $ 0.07 por kWh. Asumiendo que el compresor fué

diseñado para operar 22 horas por día, se pueden lograr

ahorros aproximados de US $ 515 mensuales.

¿COMO SE LOGRA EL SUBENFRIAMIIENTO DE LÍQUIDO?

Frecuentemente se usan intercambiadores succión /líquido

para transferir calor de la línea líquida a la línea de succión.

Aunque esta manera es efectiva en proveer líquido subenfriado,

tiene un costo para la capacidad del sistema, dado que se

añade calor al gas de succión lo cuál reduce la eficiencia

volumétrica del compresor.

Ocasionalmente se utilizan subenfriadores mecánicos en la

forma de sistemas de refrigeración auxiliares o usando una

parte de la capacidad del sistema principal. Aunque existen

situaciones donde el uso de estos métodos es ventajoso, de

la misma forma que con intercambiadores de calor línea de

succión / líquida, el subenfriamiento logrado con uno de estos

métodos tiene una penalización que requiere un costo adicional.

El subenfriamiento en el condensador no tiene un costo adicional

al sistema, pero desafortunadamente es disponible

solamente cuando las condiciones del ambiente exterior son

favorables y el sistema está diseñado para usarlas para su

ventaja.

Muy poco subenfriamiento en el condensador es posible

durante la operación de verano debido a la diferencia de temperatura

(DT) entre el aire que circula a través del condensador

y la temperatura del refrigerante que sale. Durante la

operación de invierno, con control de presión de cabeza del

lado del refrigerante, la diferencia de temperatura (DT) entre

la alta temperatura (presión) de condensación y la baja temperatura

de ambiente exterior puede ser significativa.

PRESERVANDO EL SUBENFRIAMIENTO DE LÍQUIDO

Cuando se usa un recipiente de líquido convencional “flujo a

traves”, cualquier subenfriamiento producido en el condensador

es esencialmente perdido cuando llega al recipiente. Al

inicio, en la discusión de control de presión de cabeza del

lado del refrigerante, se anotó que el gas caliente proveniente

de la descarga del compresor que fluye al recipiente sirve el

propósito de calentar el líquido subenfriado que viene del

condensador a una condición de saturación más alta.

El subenfriamiento puede preservarse cambiando el patrón

de flujo del recipiente de líquido de “flujo a través” a “oleada”

(surge). El sistema ilustrado en la figura 1 usa un arreglo de

tubería que permite que el recipiente pueda ser convertido de

“flujo a traves” a “oleada” (surge) durante la operación de

invierno cuando está disponible un subenfriamiento substancial.

Abriendo la válvula solenoide colocada en la desviación

alrrededor del recipiente, el líquido subenfriado fluye del

condensador alrrededor del recipiente y directamente a los

evaporadores. El líquido desviado alrrededor del recipiente

previene que el refrigerante subenfriado regrese a su condición

de saturación en el recipiente. Puede ser necesario añadir

interruptores de presión de abanicos, un termóstato en la

pierna caída (drop leg) y aislamiento en la línea líquida si no

están presentes en el sistema.

SELECCIONADO Y AJUSTANDO LOS CONTROLES PARA

MANTENER LA PRESIÓN DE CABEZA

Los valores de ajuste y la secuencia de ajuste son críticos.

Los ajustes están diseñados para maximizar la eficiencia del

sistema cuando las condiciones ambientales permiten el

subenfriamiento de líquido. Las variables de aplicaciones

individuales en sistemas pueden necesitar que los rangos de

algunos ejemplos recomendados sean acortados o alargados.

Válvula Sorit

En el ejemplo de la ilustración, el equipo es un sistema de
baja temperatura de rack multiplexado de 100 hp. El condensador
enfriado por aire tiene ocho abanicos, con dos bancos de
cuatro abanicos en una hoja de aleta común que tiene circuítos
para una división 50/50. Los compresores son de una
sola etapa, y el refrigerante es 404A. Una válvula Sporlan
ME34S290 fué seleccionada para la línea de desviación y
tiene un valor de capacidad 30 tons (106 kW) para un flujo de
líquido a 50°F(10°C) a una caída de presión de 1.1 psi (0.08 bar).

1) Seleccione la VET.

La capacidad de las válvulas Sporlan Tipo EBF son seleccionadas

para igualar la capacidad de la vitrina refrigerada a

la caída de presión mínima a la que la válvula va a operar.

Por ejenplo, una vitrina de refrigerada de puerta de vidrio

esta clasificada a 10,000 Btu/hr (2.93 kW ) a -20°F (-29 °C)

de temperatura de succión de saturación.

Una válvula de expansión de orificio balanceado con un valor

de capacidad de 10,000 Btu/hr (2.93 kW) a -20°F ( -29 °C)

de temperatura de succión y 100 psi (6.90 bar) de caída de

presión iguala la capacidad de la vitrina que también tiene

una capacidad de 10,000 Btu/hr (2.93 kW).

2) Determine la mínima presión de condensación necesaria para

una caida de presión de 100 psi (6.9 bar) a traves de la VET:

A) Calcule la presión a la salida de la VET:

Presión de evaporador @ -20°F ( -29°C) 16 psig (1.10 barg)

Caída de presión en el distribuidor + 35 psi (2.41 bar)

Presión a la salida de la VET 51psig (3.51 barg)

B) Calcule la presión en la entrada de la VET con una caída

de presión de 100 psi (6.90 bar):

Presión en la salida (de arriba) 51 psig (3.52 barg)

Caída de presión mínima requerida + 100 psi (6.90 bar)

Presión en la entrada de la VET 151 psig(10.41 barg)

C) Determine la presión de condensación mínima para una

caída de presiónmínimade100 psi (6.90 bar) a travesde la VET:

Presión en la entrada de la VET (de B) 151 psig (10.41 barg)

Caída de presión est. en el lado de alta +10 psi (0.69 bar)

Presión de condens. mín requerida 161 psig (11.10 barg)

3) Verifique la razón de compresión.

Para calcular la razón de compresión las presiones de succión

y descarga deben ser convertidas a valores absolutos

(psia = psig+14.7); (bar abs = bar + 1.0133). Luego la razón

de compresión se expresa como la razón de la presión absoluta

de descarga a la presión absoluta de succión.

Presión de descarga 161 psig = 175.7 psia (12.11 bar)

Presión de succión 16 psig = 30.7 psia ( 2.12 bar)

Razón de compresión = 175.7 (12.11) / 30.7 (2.12) = 5.7

La razón de compresión mínima recomendada es 2.

4) Establezca las válvulas de control de presión de cabeza.

Válvulas de control de presión de cabeza son ORIT-15-65/225

y CROT-65/225,con suficiente capacidad para 30 tons(106 kW).

Dado que R-404A tiene una presión de saturación de

160 psig (11.02 bar) a 74°F(23 °C), la temperatura ambiente

exterior del día que se hagan los ajustes debe ser menor.

VÁLVULAS DEL LADO DE REFRIGERANTE PARA INUNDAR

EL CONDENSADOR

Se instala una válvula ORI (abre en la subida de la presión

de entrada) en la línea de salida del condensador y es ajustada

a un valor de presión corespondiente a la mínima presión de

cabeza deseada. Cuando la presión de entrada cae debajo

del valor de ajuste, la válvula se mueve hacia la posisión

cerrada o estrangula para reducir el flujo de refrigerante y

“retroceder” líquido dentro del condensador, efectivamente

reduciendo así la superficie de condensación .

Válvula Orit

Durante las temperaturas de ambiente exterior mayores

como la válvula responde abriéndose en la subida de su presión

de entrada. Esta debe dimensionarse de manera que

este cerca de su posición de abierta maxima en este momento

con una caída de presión mínima. Por tanto, en los períodos

de temperatura ambientes altas, el sistema opera como

si la válvula no estuviera ahí.

Cuando la válvula ORI estrangula y mantiene líquido atrás,

produce una caída de presión y el líquido que fluye tiene más

subenfriamiento que el normal. El subenfriamiento adicional

es recibido en la porción inundada del condensador. Si no se

eleva la temperatura y presión de este líquido, las presiones

permanecerán demasiado bajas, aún si las presiones son

altas en el condensador.

Es importante recordar que la presión en la línea líquida a

medida que abandona el recipiente es una función de la temperatura

de la interfase líquido-vapor al nivel de líquido.

Por tanto, para completar el sistema de control de presión

de cabeza, se instala una válvula ORD (abre en la subida

del diferencial) en una línea de desviación entre la descarga

del compresor y después de la vávula ORI. El diferencial de

presión estandard de esta válvula es 20 psi (1.38 bar ).

Lo que significa que a medida que la presión abajo (ó presión

de recipiente) se reduce a 20 psi ( 1.38 bar) debajo de la

presión de descarga, la válvula abre para que gas caliente

a alta presión se mexcle con el líquido saliendo de la ORI.

La introducción de gas de descarga caliente con la ORD

VÁLVULA CROT

esencialmente eleva la temperatura, y por tanto la presión en

la interfase líquido vapor en el recipiente, produciéndo presiónes

de línea líquida y de recipiente equivalentes a la temperatura

de saturación.

En los casos que la capacidad de la ORD sea insuficiente , y

no es práctico instalar dos o más en paralelo, se usa una

válvula tipo CRO (por ejemplo CRO-12-65/225 de Sporlan).

Esta válvula cierra en la subida de la presión de sálida y controla

la presión del recipiente de líquido de la misma forma

que la ORD con un ajuste de 10 a 20 psi ( 0.69 a 1.38 bar)

menor que el ajuste de la ORI.

CONTROL DEL LADO DEL AIRE

El control del lado del aire consiste en incrementar o reducir

el movimiento de aire a traves del serpertín del condensador.

Los supermercados generalmente usan condensadores

enfriados por aire localizados remotamente. Este tipo de

intercambiador de calor usualmente emplea seis u ocho

abanicos para mover el aire. La presión de cabeza baja con

una disminución de la carga de evaporador y/o de la temperatura

ambiente. Un método para lograr mantener la presión de

cabeza dentro de los parámetros de diseño es controlar cada

abanico con un interruptor de presión. Este enfoque trabaja

muy bien en areas geográficas donde las temperaturas ambientes

raramente bajan de 50°F(10°C).

Mantener una presión de cabeza estable puede ser más difícil

de lograr si la temperatura ambiente consistentemente

baja de 50°F (10°C). Todo el sistema se vuelve incrementalmente

inestable a medida que la temperatura del aire que circula

a través del condensador desciende, alejándose de su

temperatura de diseño.

La inestabilidad se causa cuando el (los) abanico(s) súbitamente

comienzan a bajar rápidamente la presión del lado de alta,

sobrepasando la temperatura de líquido correspondiente.

Esto crea “burbújas” en la línea líquida cuando la presión del

refrigerante desciende por debajo de su presión de saturación

e hierve, enfriando así a una nueva presión de saturación.

Durante el “sobrepaso”, cada VET no es alimentada con una

sólida columna de líquido refrigerante, lo que reduce drásticamente

su capacidad y abilidad para alimentar.

CONTROL DEL LADO DEL REFRIGERANTE

El Control del lado del refrigerante se aconseja y es ventajoso

cuando las temperaturas ambiente exterior son consistentemente

menores que 50 °F (10 °C). Los sistemas de control

del lado de refrigerante logran controlar la presión de

cabeza reduciendo el tamaño de la superficie de condensación.

En un caso, esto se hace inundando una porción del

condensador con refrigerante líquido, y así reduciendo la

superficie de condensación. Este método es llamado “método

de condensador inundado”. Otro método de control del

lado de refrigerante es dividir el condensador en una o más

secciones. Con el uso de una válvula, el gas de descarga es

deviado solamente hacia la sección que es suficientemente

grande para mantener las presiones de descarga bajo las

condensiones ambientales dadas. Este es llamado “método

de condensador dividido”. Este método es comunmente

usado en combinación con el método de condensador inundado,

junto con ciclos de los abanicos o control de velocidad

de los abanicos. Una discusión más detallada del método de

condensador dividido es presentada más adelante.

VÁLVULAS DEL LADO DE REFRIIGERANTE PARA INUNDAR

EL CONDENSADOR

Se instala una válvula ORI (abre en la subida de la presión

de entrada) en la línea de salida del condensador y es ajustada

a un valor de presión corespondiente a la mínima presión de

cabeza deseada. Cuando la presión de entrada cae debajo

del valor de ajuste, la válvula se mueve hacia la posisión

cerrada o estrangula para reducir el flujo de refrigerante y

“retroceder” líquido dentro del condensador, efectivamente

reduciendo así la superficie de condensación.

CON SUBENFRIAMIENTO SE PUEDE MANTENER BAJO

CONTROL LA PRESIÓN DE CABEZA EN SISTEMAS DE

REFRIGERACIIÓN DE SUPERMERCADOS..

SPORLAN EXPLICA COMO..

Se usa control de presión de cabeza en sistemas de

refrigeración de supermercados para mantener una

mínima relación presión de lado de alta a lado de baja.

En los sistemas de supermercado, las presiones en el lado

de baja son el resultado de temperaturas de mostrador ó

enfriador walk-in, que permanecen relativamente constantes

a través del año. Por tanto, una razón de presión mínima es

el resultado de la presión de lado de alta mínima esperada.

Estableciendo la razón de presión mínima, el ingeniero de

diseño puede seleccionar el sistema de control de presión de

cabeza apropiado y que resultará una operación eficiente en

todo el año.

La mayor influencia en la capacidad de una válvula de expansión

termostática (VET) es el diferencial de presión que

existe entre su entrada y salida (caída de presión en VET).

Considerando solamente la caída de presión, una VET típica

tendrá aproximadamente 60% de su capacidad a 65°F

(18°C) en comparación a una temperatura de condensación

de diseño típica de 105°F (40°C). Esto asume una temperatura

de evaporador constante de 20°F (-7°C). Una pérdida

adicional de la capacidad de la VET resulta si hay vapor en el

líquido en su entrada. Frecuentemente este es el caso cuando

existen presiones de condensación bajas con bajas temperaturas

de líquido saturado saliendo del recipiente.

Si por falta de un sistema de control de la presión de

cabeza adecuado se permite que baje la razón de presión

de lado de alta a lado de baja, la resultante reducción de la

capacidad de la VET puede crear problemas, incluyendo:

* Recalentamientos de evaporador altos con pérdida de la

capacidad del evaporador.

* Aceite se deposita en el evaporador y tubería de succión.

* Temperaturas de compresor mayores que las normales y

ciclos cortos.

* Distribución pobre del refrigerante con patrones de

escarcha que interfieren con el flujo de aire y la capacidad

del evaporador.

* Presiones de evaporador más bajas que lo usual.

A menos que sean controladas con reguladoras de presión

de evaporador o descargadores de compresor.

Una consideración adicional en relación a la razón de

presión mínima de diseño es el tipo de compresor que

se esté usando. Los fabricantes de compresores reciprocantes

han encontrado que razones de presión muy

bajas pueden causar daño a las válvulas. A medida que

la razón de presión decrece, el volumen de gas bombeado

incrementa causando que las válvulas del compresor

se doblen o flexionen más allá de su límite de diseño

resultando en fatiga del metal y ruptura.

Habiendo establecido la necesidad de control de presión de

cabeza para poder mantener la razón de presión de lado de

alta a de baja, se deben considerar los métodos posibles. Los

métodos usados se caracterizan como controles de lado del

aire y del lado del refrigerante. Frecuentemente se usa una

combinación de ambos métodos.

de condensador dividido”. Este método es comúnmente

usado en combinación con el método de condensador inundado,

junto con ciclos de los abanicos o control de velocidad

de los abanicos. Una discusión más detallada del método de

condensador dividido es presentada más adelante.