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.