refrigeracion industrial con nh3.pdf

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Refrigeración

Industrialcccccc

Cochabamba - Bolivia2006

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| Refr igerac ión Industr ia l |

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I. INTRODUCCIÓN A LA REFRIGERACIÓN

1.1 Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2 En qué se diferencia el amoniaco de los otros fluidos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3 Términos empleados en producción frigorífica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.4 Aplicaciones de la refrgeración con amoniaco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

II. NORMAS Y PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.2 Grado de peligrosidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.3 Riesgos y peligros para la salud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.4 Equipos de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.5 Protección personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.6 Precauciones en el manejo de cilindros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.7 Primeros auxilios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.8 Reglas básicas para primeros auxilios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

III. SISTEMAS DE PRESIONES MÚLTIPLES

3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2 Separación de vapor saturado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3 Enfriamiento intermedio del vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.4 Un evaporador y un compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.5 Dos evaporadores y un compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.6 Dos compresores y un evaporador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

3.7 Dos compresores y dos evaporadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

IV. CÁLCULO DE CARGAS

4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.2 Criterios generales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.3 Cálculo de las cargas térmicas de una cámara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

V. BUENOS PROCEDIMIENTOS DE SERVICIO

5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

5.2 Ciclo instalación frigorífica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

ÍNDICE

5.3 Puntos de trabajo críticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5.4 Gráficos de temperatura-presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.5 El compresor alternativo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.6 El separador de aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.7 Protecciones del compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.8 Procedimiento carga aceite por vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.9 Procedimiento cambio de aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.10 Automatismo cámara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5.11 Descongelamiento de una cámara. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

5.12 Automatismo separador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

5.13 Automatismo condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

VI MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIÓN

6.1 Descongelamiento manual por agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6.2 Purga de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

6.3 Carga de amoniaco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

6.4 Limpieza de un cuadro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6.5 Mantenimiento preventivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

VII AUTOMATIZACIÓN E INSTALACIONES CON AMONIACO

7.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.2 Dimensionamiento de dispositivos en sistemas de refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.3 Circuitos de control y mando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

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PRÓLOGO

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1.1 GENERALIDADES

El amoníaco es de empleo clásico en la producción de frío artificial. Sus remarcadas cualidades termodinámicashan sido puestas a la luz a partir de 1876. El hecho de que no tiene efecto sobre la capa de ozono niconsecuencias con respecto al efecto invernadero, suscita al presente un gran interés por este fluido. Debido asus propiedades fisicoquímicas, toxicológicas y ecotoxicológicas, el empleo de esta sustancia puede provocar, encaso de disfuncionamiento de la instalación, muchos peligros con respecto al medio ambiente como ser:incendios, contaminación de aguas y sobre todo efectos tóxicos sobre el hombre.

Esta guía debe ser considerada como un útil de trabajo y cada usuario debe explotarlo en función de lasparticularidades de su instalación, del contexto local y de sus posibilidades económicas. Contiene disposicionesreglamentarias y reglas del arte relativas a la concepción, fabricación, instalación, explotación y mantenimientodel equipamiento frigorífico, así como también la formación del personal involucrado.

Todo fluido refrigerante exige precauciones de empleo. El amoníaco no es ninguna excepción, sus utilizadoreshan heredado una larga experiencia adquirida en el transcurso del siglo pasado, asegurando una perfectahermeticidad de las instalaciones por donde circula el amoníaco. Una pequeña fuga puede ser percibida por lanariz en dósis 100 veces inferior al umbral de nocividad. Además no olvidemos que el amoníaco es favorable ala protección del ozono estratosférico (Potencial de Agotamiento del Ozono nulo; ODP=0); lo mismo podemosdecir de su contribución al efecto invernadero (Potencial de Calentamiento Global nulo; GWP=0).

La norma siguiente, es una norma francesa concerniente a las instalaciones frigoríficas funcionando conamoníaco:

• Si la capacidad está comprendida entre 1.5 o más toneladas, será necesario solicitar y cumplir con lasdisposiciones correspondientes a estos casos.

• Si la capacidad está comprendida entre 150 Kg y 1.5 Ton. es necesario prestar una declaración y seguirlas disposiciones correspondientes a este caso.

• Si la capacidad es inferior a 150 Kg., no se requiere cumplir ninguna formalidad.

1.2 EN QUÉ SE DIFERENCIA EL AMONÍACO DE LOS OTROS FLUIDOS?

Lo que favoreció el desarrollo de los refrigerantes alogenados fue la toxicidad del amoníaco, esta toxicidad es elúnico aspecto que ha perjudicado la utilización del amoníaco en los sistemas comerciales y la climatización.

Fuera de este aspecto, el amoníaco es un refrigerante completo que se distingue de los otros fluidos por ciertosaspectos termodinámicos y tecnológicos:

A. Aspectos Termodinámicos

• El calor latente de vaporización es el más elevado.• Los flujos que circulan por el circuito son los más bajos.• Las temperaturas de fin de compresión son las más elevadas.

INTRODUCCIÓN A LA REFRIGERACIÓN CON AMONÍACO

ICAPÍTULO

B. Aspectos Tecnológicos

1.2.1 Compresores

• Deben ser abiertos• No se utilizan compresores centrífugos.• No contienen piezas en aleación de cobre.• Utilizan aceites estándar no miscibles con el refrigerante.• Pueden utilizar aceites especiales miscibles para ciertas aplicaciones.

1.2.2 Evaporadores y condensadores

• Los coeficientes de transferencia térmica son los mejores.• Los materiales de cobre no son admitidos.

1.2.3 Equipos Auxiliares

• Los separadores de aceite son indispensables.• La soldadura de tubos es autógena, realizada por los soldadores experimentados.• Las pruebas se hacen con nitrógeno.• El vacío es menos severo que con los fluidos alogenados.

1.3 TÉRMINOS EMPLEADOS EN PRODUCCIÓN FRIGORÍFICA

1.3.1 Fluido refrigerante: Sustancia que circula en una máquina, se utiliza las propiedades termodinámicasligadas a los cambios de estado para absorber o ceder al medio exterior una cantidad de calor.

1.3.2 Fluido frigoportador: Sustancia líquida o gaseosa que permite la transferencia de frío, producido en elevaporador, a los puntos de utilización.

1.3.3 Compresor frigorífico: Máquina que aspira, comprime y descarga el fluido refrigerante al estado gaseosopor medios mecánicos.

1.3.4 Unidad compresora: Conjunto que comprende un compresor frigorífico, su motor de accionamiento y susaccesorios, preensamblados en fábrica sobre un chasis común.

1.3.5 Unidad de condensación: Conjunto que comprende la unidad compresora y su condensador.

1.3.6 Separador de aceite: Capacidad ubicada en la descarga del compresor, se utiliza para permitir el retornodel aceite al carter del compresor. Esta separación es necesaria para el amoníaco que es un fluido poco misciblecon el aceite.

1.3.7 Enfriador de aceite: Es indispensable enfriar el aceite calentado durante la compresión. Este problema esparticularmente sensible en los compresores a tornillo que giran muy rápido. El enfriamiento del aceite puedeser de 4 tipos:• Por inyección directa de fluido refrigerante al compresor.• Por un cambiador enfriado por aire.

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• Por un cambiador enfriado por agua.• Por un cambiador enfriado por el fluido refrigerante.

1.3.8 Condensador: Cambiador térmico en el cual el fluido refrigerante, al estado gaseoso, luego de ser llevadoa una presión de condensación elevada, se licúa cediendo calor a un agente de enfriamiento exterior. Existen 3tipos principales de condensadores:• A aire• A agua (generalmente asociado a una torre de enfriamiento)• Evaporativo (aire más agua)La elección del modo de condensación es función:• Del fluido refrigerante utilizado• De la potencia de la instalación• De las condiciones climáticas locales• Del suministro y precio del agua

El dimensionamiento del condensador está determinado por la cantidad de calor total a evacuar durante elperiodo más caliente.

1.3.9 Recipiente de alta presión o receptor: Recipiente que contiene el refrigerante en estado líquido, a altapresión, instalado a la salida del condensador. Su rol es de asegurar una capacidad tampón entre la cantidad defluido proveniente del condensador y la necesaria para producir frío en el evaporador. En el caso particular decompresores a tornillo, este recipiente puede ser igualmente utilizado para asegurar el enfriamiento del aceitedel compresor (enfriamiento por termosifón).

1.3.10 Dispositivo de expansión/flotador: Órgano de expansión destinado a hacer pasar el fluido refrigerante dela alta presión de condensación a una presión inferior. Según el tipo de instalaciones, ésta nueva presión puedeser:• Una presión intermedia o media presión• Una presión de evaporación o baja presión

1.3.11 Separador de líquido media presión: Recipiente que contiene el fluido refrigerante en forma líquida yvapor, se halla en la media presión, su rol es de ser:• Un recipiente intermediario en curso de compresión de una instalación de dos etapas.• Una capacidad tampón o reguladora del fluido refrigerante, para distribución en temperatura media.• Una capacidad de separación de líquido vapor.• Un recipiente de sobrealimentación para una instalación con compresor a tornillo, llamándose también

economizador.El interés de este dispositivo reside en el hecho de que la compresión, al efectuarse con flujo continuo, seoptimiza el rendimiento volumétrico del compresor por aspiración en curso de compresión del fluidorefrigerante a la media presión, permitiendo aumentar la producción frigorífica en un 20% por un aumento depotencia absorbida del orden del 12%. La ganancia del COP es del orden del 8% en general y el balanceenergético es favorable principalmente para las bajas temperaturas.

1.3.12 Separador de líquido baja presión: Recipiente que contiene el fluido refrigerante en forma líquida yvapor a baja presión, cuyo rol es de ser una capacidad tampón de fluido refrigerante para distribución enbaja temperatura (congelación) y ser una capacidad de separación líquido vapor.

1.3.13 Acumulador de succión: Capacidad situada en la línea de aspiración del compresor cuya capacidad esde retener las eventuales gotas de líquido, no totalmente evaporadas, a fin de proteger el compresor contragolpes de líquido.


1.3.14 Bomba de fluido refrigerante: permite vehicular el fluido refrigerante desde un recipiente MP o BP hacialos evaporadores.

1.3.15 Bomba de distribución de fluido frigoportador:Permite vehicular el fluido frigoportador hacia losaparatos de distribución del frío.

1.3.16 Evaporador: cambiador térmico en el que el fluido refrigerante líquido, luego de expandirse, se evaporaabsorbiendo calor del medio a enfriar. Este tipo de producción de frío se llama expansión directa.

1.4. APLICACIONES DE LA REFRIGERACIÓN CON AMONÍACO

1.4.1 En la industria agroalimentaria• Almacenamiento.• Congelación.• Refrigeración.

1.4.2 En los procesos industriales• Secado.• Concentración• Fabricación de cerveza.• Fabricación de Helados.

1.4.3 No se lo encuentra • En Climatización.• En las pequeñas instalaciones frigoríficas.

1.4.4 Se lo comienza a ver• En los grandes supermercados, en circuitos indirectos.

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2.1 INTRODUCCIÓN

El uso reciente y gradual del amoníaco en Bolivia como refrigerante en la industria y en forma particular enequipos didácticos, obliga a conocer sus características principales y los riesgos de uso. El amoníaco seconstituye peligroso, en casos de fugas eventuales que pueden ocasionar inhalaciones en dósis elevadas alpersonal de operación y servicios.

Los reportes de accidentes son poco frecuentes y es conveniente aplicar técnicas de prevención en casos de fugasaccidentales. Ejemplo, una concentración reducida se manifiesta con una presencia de olores desagradables y sise incrementa la concentración del NH3 los riesgos se aumentan teniendo consecuencias físicas importantes.

Por lo general, la industria dispone de personal capacitado, que cuando se presentan estos riesgos puedenremediar en forma inmediata los mismos.

Resaltando que los riesgos son más notorios en concentraciones de ambientes cerrados y no así en el exteriorya que el amoníaco se desvanece en la atmósfera.

2.2 GRADO DE PELIGROSIDAD

El refrigerante amoníaco por lo general es considerado peligroso cuando se halla concentrado en recintoscerrados y con poca ventilación.

Los límites de inflamabilidad oscilan entre el 16% al 25% de amoníaco por volumen de aire y menores al 16%arderá con llamas amarillentas. Se manifiesta explosivo a elevadas temperaturas de ignición y enconcentraciones que oscilan entre 16 al 18% en el aire.

Por lo general, un elevado porcentaje de fugas en cámaras frigoríficas es causado por fallas en los materialescomo empaquetaduras, en válvulas automáticas y manuales. Para evitar estos riesgos es aconsejable ubicar lasválvulas en la parte exterior de los edificios industriales.

2.3 RIESGOS Y PELIGROS PARA LA SALUD

2.3.1 Riesgos para la salud

El amoniaco, cuando es inhalado, afecta al organismo o cuando se pone en contacto con los ojos o la piel.También afecta si se lo ingiere.

El NH3 es un irritante fuerte de los ojos, vías respiratorias y la piel. Debido a que se disuelve fácilmente en agua,el gas puede alojarse en la piel húmeda, membranas mucosas de la nariz, garganta y en los ojos. Puede provocarardor y lagrimeo, secresiones nasales, tos, dolor en el pecho, paro respiratorio e inclusive la muerte.

Puede causar dificultades respiratorias graves y retardadas. La exposición de la piel a concentraciones gaseosaselevadas puede ocasionar ampollas y quemaduras. El contacto con amoniaco líquido puede producirquemaduras graves en los ojos, nariz, garganta y con soluciones de amoníaco puede provocar quemadurasgraves.

I I . NORMAS Y PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

IICAPÍTULO

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En anexos se indicarán los límites de tiempo de exposición y concentración de amoniaco para la seguridad delpersonal.

2.3.2 Peligros para la saludNo inhalar. Evitar contacto con la piel y ojos. Evitar contacto con el líquido. Evitar contacto con el aguaempleada para el control de incendios o dilución.Ojos: Lavar con abundante agua durante 15 minutos y concurrir al médico de inmediato. Es permisible colocaren cada ojo 2 o 3 gotas de “Pontocaína” al 0,5% o un anestésico local similar.Piel: Quitar ropa contaminada. Lavar con abundante agua. Aplicar limón o vinagre. No aplicar pomadas paraquemaduras o ungüentos. Consultar al médico.Inhalación: Llevar la persona a un ambiente no contaminado. Aplicar respiración artificial si es necesario, luegodarle oxígeno. Mantener abrigado levemente.

2.4 EQUIPOS DE SEGURIDAD

En instalaciones frigoríficas que utilizan amoníaco los equipos de seguridad están dirigidos a brindar garantíasal personal en los rubros de: instalaciones eléctricas, ventilación de locales, ubicación de detectores de fugas deamoníaco y alarmas contra riesgos de explosión o de incendio.

2.4.1 Instalaciones eléctricas

Por razones de seguridad se debe prevenir cortes automáticos de alimentación de todos los circuitos eléctricosde sistemas de refrigeración, a excepción de motores de extractores de aire, de iluminación y del sistema dealarma central de detección de fugas. Donde los interruptores deben estar blindados o hallarse ubicados en elexterior de los locales.

2.4.2 Ventilación de locales

Durante el funcionamiento normal de la instalación, la renovación del aire de los locales, se debe asegurar quedisponga de ventilación natural o forzada para evitar el estancamiento eventual del amoníaco.

Las normas técnicas prevén que en casos de fuga, el sistema de ventilación sea activado por un detector.

2.4.3 Detector de amoníaco-alarma-riesgos

En una instalación, exista o no personal, es preciso instalar detectores de amoníaco y estar dispuesto en lugaresestratégicos y que puedan registrar la presencia del gas a concentraciones diferentes y disparar niveles de alarmadiferentes:

– Nivel bajo de alarma para la protección de las personas (toxicidad). Que activa una alarma sonora oluminosa y acciona una ventilación mecánica.

– Nivel alto de alarma, que activa los equipos de seguridad y detiene el sistema frigorífico. Dando señalesde advertencia para: Cámaras que almacenan productos y los ambientes frecuentados por el personal.


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2.5 PROTECCIÓN PERSONAL

En toda instalación con amoníaco se debe disponer un ambiente adecuado para los materiales de protecciónindividual y ser utilizado por el personal que efectúe labores de mantenimiento y reparación. Este materialcomprende: Guantes, vestimenta de protección, protección ocular y nasal.

El equipo de auxilio de urgencia comprende:

– Un equipo respiratorio de protección para el amoníaco y dos aparatos respiratorios filtrantes.

– Un equipo de primeros auxilios.

– Una ducha de emergencia para el cuerpo y una ducha para los ojos.

– Una camilla.

La protección será reforzada por una formación previa del personal.

2.6. PRECAUCIONES EN EL MANEJO DE CILINDROS

Por los riesgos manifestados, se debe manejar siempre con cuidado los cilindros, observando todas lasrecomendaciones contenidas en la etiqueta.

El amoníaco anhidro envasado a presión en cilindros de acero se encuentra a alta presión en estado líquido yde esto surgen los riesgos: El cilindro puede fisurarse, romperse o explotar, por el calentamiento o por impactomecánico, donde el NH3 puede salir al exterior del cilindro con demasiada violencia y alcanzar con altaconcentración al personal cercano dando lugar a irritaciones intensas, lesiones caústicas, sofocación o aún lamuerte.

Los cilindros deben almacenarse en locales aireados y acondicionados, no permitiendo temperaturas de más de40ºC. Dicho almacenamiento no debe interferir con la circulación y estar alejado de toda sustancia química quepuedan reaccionar con el amoníaco.

No exponerlos a la radiación solar directa.

SE DEBE USAR llaves de tuercas y otras herramientas adecuadas y que calcen correctamente en apertura y cierrede válvulas de cilindros.

Los cilindros deberán manejarse sin golpearse, sin dejarlos caer, sin rodar, sin apoyar peso sobre ellas, debiendoalmacenarse de pie y colocar una cadena a su alrededor para prevenir caídas.

2.7 PRIMEROS AUXILIOS

El amoníaco tiene un olor particular, muy picante aún en pequeñas e inofensivas concentraciones, por lo cuales detectable muy rápidamente.

Como el amoníaco es más liviano que el aire, una ventilación adecuada es la mejor prevención para evitaracumulaciones peligrosas de gas.

En condiciones normales el amoníaco es un elemento estable.

Aunque bajo concentraciones extremadamente altas, puede llegar a formar con el oxígeno del aire, mezclasexplosivas. Se debe, por lo tanto, tratar con sumo cuidado.


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2.8 REGLAS BÁSICAS PARA PRIMEROS AUXILIOS

� Llamar al médico inmediatamente.

� Botiquín de primeros auxilios: Mantener siempre preparado y disponible un botiquín de primeros auxilios.Para estos casos contar principalmente con un elemento aplicador conteniendo solución de bórax(tetraborato sódico) y ácido bórico (H3BO3), ambos al 2.5% en agua destilada.

� Cerca de la instalación se debe disponer de duchas.

� En todo momento la persona asistida debe permanecer a salvo de cualquier otro posible daño.

2.8.1 Si la persona ha inhalado amoníaco

1. Retirar la persona afectada al aire libre y aflojarle las ropas que entorpezcan su respiración.

2. Llamar al médico y/o emergencias médicas con servicio de oxígeno.

3. Mantener al paciente tranquilo y abrigado con sábanas.

4. Si está consciente y no tiene quemaduras en la boca, darle café caliente con azúcar (nunca se debealimentar a una persona en estado de inconsciencia).

5. Si existen quemaduras en la boca y la garganta (por congelación o ácido), permitir que el pacientebeba agua a pequeños sorbos.

6. Se puede administrar oxígeno (solamente autorizado por el médico).

7. Si tiene respiración dificultosa, administrar respiración artificial.

2.8.2 Si ha sufrido salpicaduras de líquido o de vapores concentrados

a) Heridas en los ojos

1. Mantener los párpados abiertos y enjuagar los ojos con una solución antes mencionada y mantener eltratamiento como mínimo durante 30 minutos.

2. Llamar inmediatamente al médico.

b) Quemaduras en la piel

1. Lavar inmediatamente con grandes cantidades de agua y continuar como mínimo durante 15 minutos,mientras se sacan con cuidado las ropas afectadas.

2. Llamar al médico en forma urgente.

3. Después de lavar aplicar compresas húmedas (con una solución de bórax a ácido bórico) en las áreasafectadas hasta que la ayuda médica esté disponible.

c) Reglas de seguridad

Las reglas son recomendaciones proporcionadas por los proveedores, fabricantes e instaladores de unainstalación frigorífica, para precautelar el buen diseño, control y operación de equipos e instalaciones. La


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utilización del amoníaco se halla sometida a numerosas reglamentaciones que difieren de país a otro.Generalmente están dirigidas a la protección del medio ambiente y a los usuarios de los equipos.

Una permanente vigilancia a las fugas y de las eventuales pérdidas de los refrigerantes CFC’s, impuesta enmuchos países con el propósito de respetar las disposiciones del Protocolo de Montreal, encaminadas a protegerla capa de ozono y limitar el recalentamiento de la Tierra. Este control se extiende al personal que manipulaamoníaco, para actuar de manera profesional y actuar eficientemente en riesgos eventuales.

Otras reglas complementarias son las siguientes:

2.8.3 Incendio y explosión

Fuego o explosión: este material puede arder, pero no es de fácil ignición. No exponer el recipiente atemperaturas elevadas o fuego.

2.8.4 Procedimiento especial para combatir incendios

Fuegos pequeños: usar polvo químico o anhídrido carbónico.

Fuegos grandes: usar lluvia o niebla de agua o espuma. No introducir agua dentro del contenedor de gas. Saqueel contenedor de la zona de fuego si puede hacerlo sin riesgo. Manténgase alejado de los cabezales del tanqueo cilindro. Enfríe con agua desde un costado luego de extinguido el fuego. Aísle el área hasta que el gas se hayadisipado.

2.8.5 Protección especial

Usar protección respiratoria para amoníaco, protección ocular y ropa adecuada.

2.8.6 Procedimiento ante derrames o fugas

Detenga la fuga si puede hacerlo sin riesgo. Use lluvia de agua para evitar vapores, pero no dirija la misma alpunto de pérdida.

Pequeños derrames: Lave el área con gran cantidad de agua.


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ICAPÍTULO

3.1 INTRODUCCIÓN

Un sistema de presiones múltiples es un sistema de refrigeración que tiene dos o más “bajas presiones”. Por bajapresión se entiende la presión del refrigerante entre la válvula de expansión y la de admisión en el compresor.El sistema de presiones múltiples se distingue del de presión única, en que éste tiene solamente una bajapresión.

Un sistema de presiones múltiples puede encontrarse, por ejemplo, en una lechería donde un evaporadorfunciona a -35ºC para endurecer el helado, mientras que otro evaporador trabaja a 1ºC para enfriar la leche.

Mejoras— DEPÓSITO SEPARADOR DE VAPOR— ENFRIADOR DE VAPOR

3.2 SEPARACIÓN DE VAPOR SATURADOSe obtiene un ahorro de la potencia necesaria en la refrigeración, si el vapor saturado que se produce al expandirel líquido refrigerante, se separa y se comprime antes de la expansión completa. Cuando un líquido saturado seexpande a través de una válvula de expansión, el porcentaje de vapor aumenta progresivamente.

Proceso de expansión mostrando la sustitución del proceso 3-2 por la combinación del 4-5 y 6-7

En el diagrama de Mollier el proceso de expansión se realiza de 1 a 2. El punto representativo del estado en elproceso de expansión va hacia una región de mayor porcentaje de vapor.

El punto 2 final de la expansión, podría alcanzarse interrumpiendo la expansión en el punto 3 y separando lasfases líquido y vapor, que son 4 y 6, respectivamente. La expansión podría entonces continuar, expandiéndose

I I I . SISTEMAS DE PRESIÓNES MÚLTIPLES

III

22


el líquido en el estado 4 y el vapor en el estado 6 hasta la presión final llegando a 5 y 7, respectivamente. Lacombinación de refrigerante en los estados 5 y 7 nos da el punto 2.

Si nos fijamos en la expansión de 6 a 7, veremos que es antieconómica. En primer lugar, el fluído en el estado7 no puede refrigerar y en segundo lugar, habrá que gastar trabajo para comprimir el vapor y llevarlo a la presiónque tenía en 6. ¿Por qué no realizar una parte de la expansión separando el líquido del vapor, continuando laexpansión del líquido y comprimiendo el vapor sin permitirle una expansión adicional? La instalación paralograr esta separación se llama: Depósito Separador.

Depósito separador para separación de vapor saturado durante el proceso de expansión

La expansión de 1 a 3 se realiza a través de una válvula de flotador. La válvula tiene, además, la misión demantener un nivel constante en el depósito separador. Para comprimir el vapor 6 hay que utilizar un compresorcon la presión de admisión de 6; es decir, que se necesitan dos compresores en el sistema.

El depósito separador, separa al líquido refrigerante del vapor. La separación ocurre cuando la velocidadascendente del vapor es lo suficientemente baja para que las partículas de líquido caigan dentro del depósito.Normalmente, una velocidad de vapor menor de 60 m/seg facilitará la separación. Esta velocidad se encuentradividiendo el caudal en volumen del vapor por la superficie del líquido.

La forma más eficiente de separar el vapor saturado, consistiría en separarlo continuamente tan pronto como seproduce y comprimirlo inmediatamente, pero hasta ahora no se ha desarrollado ningún procedimiento prácticopara conseguirlo.


3.3 ENFRIAMIENTO INTERMEDIO DEL VAPOR

El enfriamiento del vapor entre dos etapas de compresión, reduce el trabajo de compresión por kilogramo devapor. Por ejemplo, en la compresión del aire en dos etapas, un enfriamiento de 2 a 4 en el diagrama Presión-Desplazamiento, economiza trabajo. Si los procesos son reversibles, el ahorro de trabajo está representado porel área rayada.

Enfriamiento del vapor en un proceso de compresión de dos etapas

Enfriamiento intermedio de un refrigerante en una compresión de dos etapas

Los procesos 1-2-3 y 4-5 se realizan siguiendo líneas de entropía constante, pero la línea 2-3 es más tendida quela 4-5. Por consiguiente, entre las dos mismas presiones, en el proceso 4-5, existe un incremento menor deentalpía, lo que expresa que se requiere menos trabajo que en 2-3.

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Otra forma de demostrar que el trabajo de compresión aumenta cuando el proceso se adentra en la región devapor recalentado, consiste en examinar la fórmula del trabajo en una compresión reversible y politrópica deun gas perfecto.

Enfriamiento intermedio con intercambiador de calor enfriado por agua


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Enfriamiento intermedio con refrigerante líquido

Entre las dos presiones dadas, el trabajo de compresión es proporcional al volumen específico del gas que entra.Como el volumen específico en 2 es mayor que en 4, resulta que el trabajo necesario para comprimir desde 2hasta 3, es mayor que para comprimir desde 4 hasta 5. Ver diagrama P-H, en pág. siguiente.

El enfriamiento del vapor en un sistema de refrigeración puede realizarse con un intercambiador de calorenfriado por agua o por el mismo refrigerante líquido.

El enfriador de vapor por agua, puede dar buen resultado en una compresión de aire en 2 etapas, pero si se tratade la compresión de un vapor refrigerante, en general el agua no enfría lo suficiente.

El método que usa el líquido refrigerante, procedente del condensador para producir el enfriamiento del vapor,es el más indicado. El gas a la salida del compresor de baja, burbujea a través del líquido en el enfriador devapor, en el estado 4, es decir en estado de vapor saturado.

El enfriador de vapor con líquido refrigerante, disminuirá la potencia necesaria cuando se utiliza NH3 pero ladisminución de potencia cuando se utiliza R-12 es insignificante y prácticamente despreciable.

Ejemplo 1

Calcular la potencia necesaria para comprimir 9,08 kg/min de NH3 desde vapor saturado a 1,4 kg/cm2 hasta unapresión de condensación de 11,25 kg/cm2.

a) En una compresión de una única etapa.

b) En una compresión de dos etapas con enfriamiento de vapor por el líquido refrigerante a 3,94 kg/cm2.


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Comparación de la compresión del NH3 con y sin enfriamiento intermedio del vapor.

El compresor de alta en el sistema con enfriamiento intermedio del vapor debe comprimir 9,08 kg/min más lacantidad de líquido que se evapora al hacer pasar el vapor recalentado en el estado 2 a saturado en el estado 4.El caudal de NH3 comprimido puede calcularse, haciendo un balance térmico y de masas en el enfriador devapor como se muestra en la figura siguiente.

Sin enfriamiento Con enfriamientoprocesos: 1-2 y 2-3 procesos: 1-2, 2-4 y 4-5

h2-h1 369 - 337 = 32 369 - 337 = 32h3-h2 410 - 369 = 41h5-h4 379 - 344 = 35Caudal masa de 1 a 2 9,08 kg/min 9,08 kg/minCaudal masa de 2 a 3 9,08 kg/minCaudal masa de 4 a 5 9,92 kg/minPotencia de 1 a 2 291 Kcal/min 291 Kcal/minPotencia de 2 a 3 372 Kcal/minPotencia de 4 a 5 347 Kcal/minPOTENCIA TOTAL 663 Kcal/min 638 Kcal/min

a) Sin enfriamientoh1 = 337 Kcal/kgh2 = 369 Kcal/kgh3 = 410 Kcal/kg

b) Con enfriamientoh1 = 337 Kcal/kgh2 = 369 Kcal/kgh4 = 344 Kcal/kgh5 = 379 Kcal/kg

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Balance térmico y de masas en el enfriador del ejemplo 1

Balance térmico:

Balance de masas:

Con el enfriamiento intermedio del vapor de NH3, con el refrigerante líquido, la potencia necesaria se hareducido de 663 Kcal/min a 638 Kcal/min.

Otra ventaja que se obtiene con el enfriamiento intermedio del vapor de NH3 es que la temperatura a la salidadel compresor de alta se reduce de 122,8 ºC, que es la temperatura en 3 al que se llega con una compresiónisoentrópica, a 70 ºC, que es la temperatura en 5. La menor temperatura de salida permite una mejorlubricación y de ello resulta una vida del compresor más larga.

m6 (75 Kcal/kg) + (9,08 kg/min) (369 Kcal/kg) = m4 (344 Kcal/kg)

m6 + 9,08 = m4

m4 = 9,92 kg/min

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La presión óptima de enfriamiento del vapor en la refrigeración puede determinarse aproximadamente con lamisma fórmula que se utiliza para la compresión de aire.

Pi = Presión en el enfriador de vapor [kg/cm2]

Ps = Presión de admisión del compresor de baja [kg/cm2]

Pd = Presión de descarga del compresor de alta [kg/cm2]

Para deducir esta ecuación, se supone que un gas perfecto se comprime reversiblemente, es decir, que éstaecuación es sólo aproximada para los compresores con refrigerantes reales.

El enfriamiento intermedio puede no mejorar el rendimiento al no reducir la potencia necesaria como sucedecon el R-12.

3.4 UN EVAPORADOR Y UN COMPRESOR

Sistema con un compresor y un evaporador usando depósito separador

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Una válvula reductora de presión, estrangula el vapor saturado, haciendo caer su presión desde el valorintermedio hasta el valor de la presión del evaporador. Este estrangulamiento es necesario porque en este caso,no hay un compresor para trabajar con una presión de admisión alta.

En este caso, el depósito separador no mejora el rendimiento del sistema, la única ventaja que se tendría, es quese mantendría el vapor saturado en los tubos del evaporador y la larga tubería de admisión no contribuyen a larefrigeración, sino que aumenta la caída de presión. Este sistema se usa muy raras veces.

3.5 DOS EVAPORADORES Y UN COMPRESOR

En muchos casos un compresor sirve a dos evaporadores que trabajan a temperaturas diferentes.

El evaporador para el acondicionamiento de aire trabaja a -12 ºC, aunque trabajando a una temperatura másalta enfriaría suficientemente el aire. Por otra parte, pueden surgir dificultades cuando un evaporador trabaja atemperatura innecesariamente baja: Un evaporador que enfría aire para un acondicionamiento, puede acumularuna escarcha que interrumpa el flujo de aire, un evaporador que enfríe el aire de una habitación donde sealmacena carne u otro producto alimenticio puede secar el aire tanto que el alimento se deshidrate.Para salvar este inconveniente se hace la siguiente modificación:

Un compresor y dos evaporadores con evaporador paraacondicionamiento de aire trabajando a -12°C

Diagrama presión-entalpia para el sistema

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Una válvula reductora de presión, se instala después del evaporador de alta temperatura, para regular la presióny mantener por ejemplo a 4 ºC, la temperatura del evaporador del aire acondicionado. Las diferencias defuncionamiento entre el arreglo anterior y el actual son los siguientes:

En el actual arreglo, el efecto refrigerante en el evaporador de alta temperatura es mayor que en el arregloanterior. Esta es una ventaja. En oposición a esto, la compresión en el arreglo actual se realiza más dentro de laregión de vapor recalentado, por lo que es necesario realizar más trabajo por kilogramo de refrigerante.

Desde el punto de vista de la potencia, los sistemas están prácticamente igualados; pero, por el correctofuncionamiento del evaporador de alta temperatura, se prefiere el arreglo actual.

3.6 DOS COMPRESORES Y UN EVAPORADOR

La compresión en dos etapas con enfriamiento intermedio del vapor y separación de vapor saturado, esfrecuentemente la forma ideal de servir a un evaporador de baja temperatura. Este sistema requiere menospotencia que con un único compresor y frecuentemente el ahorro de potencia justificará el costo del equipoadicional.

Ejemplo 2

Calcular la potencia necesaria para los dos compresores de un sistema de refrigeración que utiliza NH3 con unevaporador a -34,4 ºC y 25 Tn de capacidad de refrigeración. El sistema utiliza una compresión en dos etapas,con enfriamiento del vapor y separación de vapor saturado.

La temperatura de condensación es 32,2 ºC.

Las funciones del enfriador y del depósito separador se realizan en un recipiente.

Un compresor y dos evaporadores con válvula reductora depresión para mantener una temperatura alta en un

evaporador para acondicionamiento de aire

Diagrama presión-entalpia para el sistema

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La presión intermedia para un rendimiento óptimo puede calcularse por la siguiente ecuación:

Ps = Presión de saturación a -34,4 ºC = 0,98 kg/cm2

Pd = Presión de saturación a 32,2 ºC = 12,70 kg/cm2

donde:

h1 = 334,1 Kcal/kg h5 = 79,7 Kcal/kg

h2 = 374,4 Kcal/kg h6 = 79,7 Kcal/kg

h3 = 343,4 Kcal/kg h7 = 36,9 Kcal/kg

h4 = 387,7 Kcal/kg h8 = 36,9 Kcal/kg

(0,98) (12,70)Pi= = 3,5 kg/cm2

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Balance térmico y de masas en el evaporador:

m1 =

m1 = m2 = m7 = m8 = 4,24 kg/min

Balance térmico y de masas en el enfriador de vapor.

m2h2 + m6h6 = m3h3 + m7h7

m6 = m3 y m2 = m7

(4,24)(374,4) + m3(79,7) = m3(343,4) + (4,24)(36,9)

m3 = 5,42 kg/min

Potencia CB =

Potencia CA =

Potencia total = 16 + 22,5 = 38,5 HP

Esta potencia puede compararse con la de un sistema de compresor único que desarrolla 25 Tn. a -34,4 ºC.

h1 = 334,1 Kcal/kg

h2 = 428,8 Kcal/kg

h3 = h4 = 79,7 Kcal/kg

m1 =

m1 =

Potencia = = 44 HP.

(25 Tn) (50,4 Kcal/min Tn)

(334,1 - 36,9) Kcal/kg= 4,24 kg /min

Diagrama presión-entalpia para un sistema de compresor único enlas condiciones del ejemplo 2

(4,95) (428,8 - 334,1)

10,7


(334,1 - 79,7 ) Kcal/kg

4,95 kg/min

=22,5 HP(5,42 kg/min)(387,7 Kcal/kg - 343,4 Kcal/kg)

(10,7 Kcal/min HP)

= 16 HP(4,24 kg/min) (374,4 Kcal/kg - 334,1 Kcal/kg)

(10,7 Kcal/min HP)

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3.7 DOS COMPRESORES Y DOS EVAPORADORES

Ejemplo 3En un sistema con amoníaco, un evaporador ha de proporcionar 20 Tn de refrigeración a - 34,4 ºC y otroevaporador ha de proporcionar 40 Tn a -12,2 ºC.El sistema hace la compresión en dos etapas, con enfriamiento del vapor. La temperatura de condensación esde 32,2 ºC. Calcular la potencia de los compresores.

h1 = 334,1 Kcal/kg h5 = 79,7 Kcal/kgh2 = 365,0 Kcal/kg h6 = 79,7 Kcal/kgh3 = 341,6 Kcal/kg h7 = 29,9 Kcal/kgh4 = 395,5 Kcal/kg h8 = 29,9 Kcal/kg

Caudal másico en el punto 1


Dos compresores y dos evaporadores funcionando conenfriamiento de vapor y separación de vapor saturado

Diagrama presión-entalpia correspondiente al sistema


(334,1 - 29,9) Kcal/kgm1 = = 3,31 kg/min

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Balance térmico y de masas en el evaporador de alta temperatura y en el enfriador de vapor del ejemplo 3.

Balance térmico:

m5h5 + 2016 + m2h2 = m3h3 + m7h7

pero:m2 = m7 m3 = m5 ≠ ==> m2 = m1

79,7 m3 + 2016 + (3,31)(365) = 341,6 m3 + (3,31)(29,9)

m3 = 11,92 kg/min

Potencia para el compresor de baja:

Potencia CB =

Potencia CB = 9,6 HP

Potencia para el compresor de alta:

Potencia CA =

Potencia CA = 60,1 HP

Potencia total:

PT = PCB + PCA = 9,6 + 60,1 = 69,7 HP


(3,31 kg/min) (365 - 334,1) Kcal/kg

(10,7 Kcal/min HP)

(11,92 kg/min) (395,5 - 341,6) Kcal/kg

(10,7 Kcal/min HP)

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En caso de una sola etapa, se tienen:

Caudal en el evaporador de baja:

m1 = = 3,96 kg/min

Caudal en el evaporador de alta:

m1 = = 7,70 kg/min

Potencia del sistema de baja temperatura de evaporación:

Pevap. baja = = 35,1 HP

Potencia del sistema de alta temperatura de evaporación:

Pevap. alta = = 38,8 HP

Potencia total:

PT = Pevap. baja + Pevap. alta = 35,1 + 38,8 = 73,9 HP



(334,1 - 79,7) Kcal/kg


(341,6 - 79,7) Kcal/kg

(3,96 kg/min) (428,8 - 334,1)Kcal/ kg

(10,7 Kcal/min HP)

(7,70 kg/min) (395,5 - 341,6) Kcal/ kg

(10,7 Kcal/min HP)

Evaporador de alta Evaporador de baja

h1 = 341,6 Kcal/kgh2 = 395,5 Kcal/kgh3 = 79,7 Kcal/kgh4 = 79,7 Kcal/kg

h1 = 341,6 Kcal/kgh2 = 428,8 Kcal/kgh3 = 79,7 Kcal/kgh4 = 79,7 Kcal/kg

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4.1. INTRODUCCIÓNEl cálculo de las necesidades frigoríficas de una o varias cámaras es una operación rutinaria y que resultarepetitiva, puesto que siempre intervienen las mismas consideraciones de datos y evaluaciones básicas.

Los cálculos detallados de las cargas térmicas y de las necesidades de frío comportan frecuentemente lanecesidad de utilización de tablas que permiten simplificar y obtener de un modo casi directo las estimacionespertinentes.

Por otro lado, hay que tener en cuenta la necesidad de efectuar el descarchado de los evaporadores y es por estemotivo que la potencia frigorífica de la máquina deberá ser determinada para una duración de funcionamientoque no será en todo caso de 24 horas por día, sino siempre menor.

Así pues, es práctica habitual para las cámaras frías utilizadas en refrigeración con temperaturas defuncionamiento superiores a 0 ºC estimar la duración horaria del grupo frigorífico en 16 horas por día, lo cualsupone un tiempo de 8 h diarias, suficientemente amplio para proceder al “desescarche” del evaporador, por elmétodo que sea, siendo el más rentable el que no requiere aporte de energía calorífica, como resulta evidente.

Para las cámaras frías a temperatura negativa, es decir, por debajo de 0 ºC, la duración del funcionamiento delequipo frigorífico suele estimarse en 18 h diarias, siendo el resto de horas diarias suficiente para el descarchadocon aporte suplementario de energía, si hace falta.

Conviene hacer una observación aclaratoria. En este capítulo estudiaremos, fundamentalmente la carga térmicade la cámara, que no es otra cosa que el calor que hay que extraer de ella, por diferentes causas. Aunque siemprehablaremos de calor, en realidad se trata de potencias, bien sea caloríficas o frigoríficas, que se medirán en kcal/h,en W, o en kW. La costumbre hace que a estos términos los llamaremos calores.

4.2. CRITERIOS GENERALES

Para mantener fría una cámara y todo lo que está contenida en ella, es necesario extraer el calor inicial y despuésel que pueda ir entrando en la cámara, por bien aislada que esté.

El requerimiento total de refrigeración, total, puede establecerce como sigue:

Para estos términos pueden emplearse como unidades las kcal/h, W o kW.

En la anterior expresión, los términos del segundo miembro tienen el siguiente significado:

representa los sumandos necesarios que tienen en consideración la carga térmica a eliminarprocedente del calor sensible, del calor latente de solidificación, de las reacciones químicas, del embalaje y delcalor absorbido para la congelación del agua de los alimentos o productos que se desea refrigerar.

IV. CALCULO DE CARGAS

IVCAPÍTULO

incluye entre otros los flujos de calor a través de los cerramientos de la cámara por transmisión deparedes, suelo y techo, la refrigeración para el aire exterior que se introduce, la ventilación, las cargas térmicasdebidas a ventiladores, bombas, iluminación eléctrica, personas que manipulan los productos, etc.

Como el calor generado en las 24 horas de un día se ha de extraer en un número de horas menor, en las t horasde funcionamiento diario, la potencia frigorífica de la maquinaria NR habrá de ser superior a la potenciacalculada para extraer en las 24 horas. Su valor será:

4.3. CÁLCULO DE LAS CARGAS TÉRMICAS DE UNA CÁMARA

Para optimizar las dimensiones y características técnicas de un evaporador y de una instalación frigorífica engeneral es necesario considerar, como ya se ha apuntado, los siguientes factores.

— Flujo de calor a través de los cerramientos.— Entrada de aire exterior en la cámara.— Calor liberado por la iluminación interior.— Calor liberado por las personas

— Calor de los ventiladores del evaporador, si los hay, para la circulación forzada del aire.

Todos estos factores hasta aquí enumerados constituirían el sumando de “otras fuentes”Además tendríamos:

— Refrigeración de alimentos en distintas etapas.— Calor de respiración de frutas y verduras.— Calor de mercancía y su embalaje.

Aunque es habitual trabajar con modelos pautados que incluyen la totalidad de estos factores que en cada casodeberán o no considerarse, de momento estableceremos los criterios de evaluación de cada uno de ellos, asícomo la procedencia tabular de todos los datos necesarios para la obtención del calor total anteriormenteestablecido.

4.3.1. Transmisión de calor a través de paredes y cerramientos.

La tasa de calor que entra en la cámara por transmisión de calor a través de las paredes y el techo viene dadapor la expresión:

Siendo: = Tasa de calor en W.K = coeficiente global de transmisión de calor en W/(m2 ºC).A = Superficie de cerramiento en m2

= Salto térmico en la cámara en ºC

El salto térmico en la cámara se obtiene a partir de:

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donde: te = Temperatura exterior en ºCti = Temperatura interior en ºCt’ = Suplemento de temperatura por radiación solar en ºC

El suplemento de temperatura por radiación solar, t’, permite tener en cuenta el efecto que produce la radiaciónsolar sobre las paredes. Este suplemento depende de la orientación y del color de la pared. Los muros clarosreflejan mejor la radiación que los muros oscuros. En la tabla 1, se muestran los valores del suplemento detemperatura por radiación solar. En el caso de cerramientos en la sombra, el valor suplemento es nulo.Para determinar el coeficiente global de transmisión de calor, K, se emplea la siguiente expresión:

Siendo he y hi los coeficientes de convección exterior e interior; e1, e2, ... los espesores de los diferenteselementos que constituyen la pared o el techo, y λ1, λ2, ... las conductividades térmicas de estos elementos. K1,K2, ... son los coeficientes de transmisión calorífica de los distintos materiales. La tabla 2 permite obtener elcoeficiente de transmisión calórica de algunos materiales.El coeficiente 1/h, denominado resistencia superficial, presenta un valor variable en función del sentido delflujo, pero puede utilizarse un valor aproximadamente de 0,11 (m2ºC)/W.En cada cerramiento se calcula la carga de calor entrante. Sumando las cargas de cada cerramiento, se obtienela carga total de calor por transmisión en la cámara.

TABLA 1. Suplementos de temperatura por radiación solar en ºC

TABLA 2. Coeficiente de transmisión calórica K para materiales usuales, en W/(m2· K).


Los valores de temperaturas exteriores medias según su situación y orientación, en términos generales deaplicación, pueden obtenerse de la tabla 3. También existen otros estudios que dan valores más exactos paradeterminados puntos o zonas concretos de nuestra geografía.

TABLA 3. Temperaturas exteriores en los locales en Europa Central para el cálculo de cámaras frías.

4.3.2. Aire exterior entrante en la CámaraSiempre es necesario proceder en mayor o menor medida a una aireación de la cámara fría. En ocasiones estaventilación se produce por la frecuencia de apertura de las puertas para la entrada y salida de género, pero siesto no fuera suficiente debería procederse a la utilización de sistemas de ventilación forzada complementarios.El número de renovaciones puede establecerse por hora o por día. En este último caso la expresión a utilizarsería:

Siendo = Potencia calorífica aportada por el aire en (W).V = Volumen de la cámara en metros cúbicos (m3).

= Calor del aire en (kJ/m3) obtenido por el diagrama psicométrico o por tablas.n = Número de renovaciones de aire por día.

En la tabla 4 pueden observarse los valores normalmente empleados para la evaluación de (n/d) para cámarasnegativas y cámaras por encima de 0ºC en función del volumen de las mismas.

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TABLA 4. Renovación del aire diario por las aberturas de puertas para las condiciones normales de explotación“cámaras negativas” y “cámaras por encima de 0 ºC

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En la tabla 5 se pueden observar los valores del calor del aire en (kJ/m3) que penetra en la cámara para distintascondiciones de temperatura y humedad relativa. Este dato también puede obtenerse de la utilización entérminos diferenciales del diagrama psicométrico. Los valores obtenidos representan el calor necesario parabajar la temperatura de 1 m3 de aire de las condiciones de entrada hasta condiciones de temperatura final de lacámara.

Esta potencia calorífica debida al aire exterior, la hemos obtenido en kJ/d, es decir, kilojulios partidos por día,por comodidad. Cuando sumemos esta potencia a las demás, habrá que convertir esta unidad a la queempleemos de forma general.

4.3.3. Calor liberado por la iluminación interior

Las lámparas existentes en el interior de la cámara liberan un calor equivalente a:

Siendo: P = Potencia total de todas las lámparas en (W)t = Duración o tiempo de funcionamiento en horas/día de las mismas.

= Potencia ocasionada por la iluminación que debe anotarse en el cálculode la carga térmica de la cámara en (W).

Si las lámparas son del tipo fluorescente se multiplica la potencia total de todas las lámparas por el factor 1,25para considerar el consumo complementario de las reactancias.

Sin no se conoce la potencia de las lámparas puede estimarse un valor comprendido entre 5 y 15 W/m2 de plantade cámara.


TABLA 5. Calor de aire (en kJ/m3) para el aire exterior que penetra en la cámara fría.

4.3.4. Calor liberado por las personasTambién las personas que entran en una cámara liberan calor a razón de:

Siendo: q = Calor por persona en (W) según la tabla 6.n = Número de personas en la cámarat = Tiempo de permanencia en horas/día.

El tiempo de permanencia variará según el trabajo que deban efectuar las personas en el interior de la cámara.Generalmente se evalúa entre 0,5 h/día y 5 h/día, pero conviene una información precisa sobre este extremo,que se obtendrá de la consideración de su utilización en cada caso.

4.3.5. Calor liberado por los motoresEn el interior de una cámara frigorífica existen aportaciones de calor debidas al funcionamiento de losventiladores del evaporador. Asimismo, cualquier máquina que realice un trabajo dentro de una cámarafrigorífica, como por ejemplo las carretillas elevadoras, desprenderá calor. La siguiente expresión permitedeterminar el calor liberado por los motores, en W:

Siendo: P = Potencia de cada motort = Tiempo de funcionamiento del motor en horas.0,2= Factor de conversión de la energía eléctrica en calorífica.

Los ventiladores sólo se utilizan durante el funcionamiento de la máquina frigorífica y, generalmente, nofuncionan en los períodos destinados al desescarche de los ventiladores.

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TABLA 6. Potencia calorífica aportada por las personas.

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El calor total por otras fuentes será el siguiente:

4.3.6. Refrigeración de los ProductosLa carga calorífica correspondiente a la conservación de los alimentos puede dividirse, a su vez, en distintossumandos, según sea el caso:

a) Refrigeración de alimentos.

b) Congelación de alimentos.

c) Calor de respiración de alimentos.

d) Calor de embalaje.

a) Refrigeración de alimentosCuando las condiciones de conservación del producto precisen temperaturas superiores a la de congelación, lacarga calorífica de refrigeración, en kW, se obtendrá a partir de:

Siendo: Cp = Calor específico másico del producto antes de la congelación, en kJ/(kg K)m = Masa de producto que debe enfriar, en kg.Te = Temperatura del producto al entrar en la cámara, en ºCTf = Temperatura del producto al final del enfriamiento, en ºC

(esta temperatura será superior a la de congelación)

En la tabla 7 se incluyen valores de calores específicos de distintos productos. En la bibliografía (3) se puedeencontrar información sobre materiales empleados en embalajes.


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TABLA 7. Temperaturas recomendadas, humedad relativa, calor máximo específico y calor de respiraciónde alimentos refrigerados.

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TABLA 7. (Continuación)

b) Congelación de alimentosEn el proceso de congelación de los alimentos se distinguen tres etapas:

b1) Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación.

b2) Congelación del producto.

b3) Enfriamiento del producto por debajo de la temperatura de congelación.

b1) Enfriamiento del producto hasta alcanzar la temperatura de congelación.

En esta etapa el producto se enfría desde la temperatura de entrada hasta la de congelación, y el calor generado,en kW, es el siguiente:

Siendo: Cp = Calor específico másico del producto antes de la congelación, en kJ/(kg K)Te = Temperatura del producto al entrar en la cámara, en ºCTc = Temperatura de congelación del producto, en ºC

b2) Congelación del producto

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TABLA 7. (Continuación)

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En esta fase del proceso, el producto se congela y realiza un cambio de estado a temperatura constante. El calorgenerado, en kW, es el siguiente:

Siendo: L = Calor latente de congelación, en (kJ/kg).m = Masa de producto, en (kg).

b3) Enfriamiento del producto por debajo de la temperatura de congelación

El calor generado, en kW, en la última etapa del proceso es el siguiente:

Siendo: Cp = Calor específico másico del producto después de la congelación, en kJ/(kg K).

Tc = Temperatura de congelación del producto, en ºC.

Tf = Temperatura final del producto en la cámara, en ºC(esta temperatura erá inferior a la de congelación).

Por lo tanto, el calor total para congelar un producto será:

c) Calor de respiración de los alimentosEn las frutas y las verduras, el género continúa madurando en el interior de la cámara frigorífica, liberando uncalor por respiración que puede determinarse, en kW, mediante la siguiente expresión:

Siendo: Cs = Calor de respiración, en kJ/(kg día). Puede obtenerse en la tabla 7.m = Masa de género, en kg.

d) Calor del embalajeEn las mercancías embaladas, no debe despreciarse el calor generado por el envoltorio del producto. El calordebido al embalaje, en kW, puede obtenerse a partir de:


Siendo: ce = Calor específico del material del embalaje, en kJ/(kg K).

m = Masa del embalaje, en kg.

Te y Tf = Temperatura de entrada y final del género, en ºC.

En la bibliografía [1] puede obtenerse información sobre materiales de embalaje. En el caso de la conservaciónde frutas, este calor por embalaje puede ser un 10%, en cámaras grandes, y hasta, un 20%, en cámaras pequeñas,del valor obtenido para el enfriamiento de la mercancía.La carga debida a los productos será la suma de todas las cargas que se produzca en cada caso para elenfriamiento del producto, es decir:

4.3.7. Calor total de refrigeraciónUna vez obtenidos los valores de los calores de cada uno de los conceptos anteriormente expuestos, se tendrá:

= calor total de otras fuentes.

= calor total de los productos.

Una vez conocida la carga frigorífica de la cámara, para calcular la potencia frigorífica de la maquinaria necesariaNR se ha usar la expresión que se indica al principio de este capítulo, teniendo en cuenta las horas defuncionamiento diario previstas.

Ejemplo de cálculo 1

Calcular la carga térmica de una cámara para refrigeración de alubias verdes (vainitas) con una carga diaria de3.000 kg/día que entra a una temperatura de 20 ºC. La temperatura del aire exterior es de 35 ºC con unahumedad relativa del 60 % y la del aire interior de 5 ºC con humedad relativa del 95%.

Una persona entra cada día durante 3 horas y la cámara está iluminada con dos tubos fluorescentes de 60 Wdurantes estas 3 h/día.

Las dimensiones exteriores de la cámara son: longitud 4 m, anchura 3 m y altura 2,5 m.

Tiene un aislamiento de espuma de poliestireno de 10 cm de 64 kg/m3 de masa volumétrica en todos loscerramientos. Suponer una duración de 16 h/diarias de funcionamiento. Suponer que los ventiladores tienenuna potencia de 560 W.

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55


Dimensiones de la cámara

Volumen = 4 x 3 x 2,5 = 30 m3

Superficie de las paredes laterales y puerta mismo material:

2 x 4 x 2,5 = 20 m2

2 x 3 x 2,5 = 15 m2

Superficie del suelo y techo mismo material

2 x 4 x 3 = 24 m2

Transmisión por paredes y cerramientos

K para poliestireno de 64 kg/m3 y 100 mm espesor: 0,33 W/(m2 · K).Tabla 2). La cámara está situada a la sombra.

A = 20 +15 + 24 = 59 m2

= 35 ºC - 5 ºC = 30 ºC = 30 K

= 0,33 · 59 · 30 = 584,1 W

Renovación de aire

Volumen de la cámara: 30 m3

Número de renovaciones (tabla 4) para valores de 30 m3 aproximadamente y para cámaras por encimade 0 ºC

n = 17,5 renovaciones/día

Contenido en calor del aire (tabla 5), entrada + 35 ºC y final + 5 ºC con 60 % humedad relativa.

La potencia, expresada en W, será:


Calor de iluminación

P = 2 x 60 W x 1,25 = 150 W (por ser fluorescente)t = 3 horas / día

Personas (tabla 6)

n = 1 persona; t = 3 h/díapara + 5 ºC será q = 240 W persona

Calor liberado por los motores

Para una evaluación exacta del calor liberado por los ventiladores sería preciso conocer las características delevaporador y sus dimensiones y en función de estos datos se obtendría la potencia total de los mismos. Comoeste valor depende de la carga frigorífica total, aquí de momento supondremos un valor de P = 560 W.

Por tanto:

Suponiendo 16 horas de funcionamiento diario.

Carga total de otras fuentes

Refrigeración de alimentos

Carga total = 3000 kg/día.

Calor específico másico de las alubias verdes entre +4 y +7 ºC de almacenamiento con 95% de humedadrelativa: 3,81 (kJ/kg · K) (Tabla 7).

= de 20 ºC hasta 5 ºC = 15 ºC = 15 K

Suponiendo un 10% de incremento en concepto de pérdidas, embalaje, etc.

(Se divide por 86,4 para pasar a W (pues 3600 · 24/1000 = 86,4)

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Respiración del género

Calor del embalaje

Suponemos que es el 10% del calor de refrigeración del producto:

Calor total del producto

Calor total de refrigeración

Con todos estos valores se calcula el calor total de refrigeración necesario, es decir

Es conveniente incrementar esta cantidad en un 10% como margen de seguridad; así pues,

Potencia nominal frigorífica

Suponiendo un funcionamiento diario de 16 h, la potencia frigorífica nominal necesaria sería de:

Con todos estos datos pueden establecerse en forma de tabla la hoja de cargas frigoríficas. Existen modelospautados pero se adjunta un tipo que puede servir para posteriores aplicaciones, donde se recogen los datos yexpresiones necesarios para su evaluación.

Naturalmente, como puede deducirse, existen sumandos que considerarán las necesidades iniciales derefrigeración y otros que serán necesarios para mantener las condiciones en régimen permanente defuncionamiento. En cada caso deberá procederse a una evaluación adecuada de las necesidades reales derefrigeración.


CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS

Dimensiones ... l= ........; a = .......; h = .......; en metros.Volumen en metros cúbicos............................................................................................................... m3

Paredes en metros cuadrados............................................................................................................. m2

Techo en metros cuadrados ............................................................................................................... m2

Suelo en metros cuadrados ................................................................................................................ m2

Superficie total transmisión: en metros cuadrados .......................................................................... m2

1. Transmisión paredes y cerramientos

= =....................................................................................... W

2. Renovación de aire

kJ/día x ............................................................. W

3. Calor iluminación

x 1,25 (lámparas descarga) =......................................................... W

4. Personas

= = ..................................................................................... W

5. Motores

= = ....................................................................................... W

o bien ª 10 al 15% de

6. Refrigeración alimentos

= x = ................................................................. W

7. Calor congelación

= x =................................................................. W

8. Respiración género

= x =................................................................. W

1

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86,4

186,4

186,4

186,4

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9. Calor del embalaje

10. Carga frigorífica total

Margen de seguridad (10%)

Ejemplo 2

Calcular la carga frigorífica necesaria en una cámara cuya temperatura media del aire exterior es de 32 °C y 70%destinada a conservación de manzanas a una temperatura interior de 0°C con una humedad relativa de 85%,funcionando 16 horas diarias.

La carga diaria es de 10000 kg y la capacidad total de almacenaje de 40000 kg aproximadamente. El tipo deestiba de 250 kg/m3. El género entra a 25°C. Supondremos una potencia de los ventiladores 450 W.

Se considera un coeficiente global K de 0,40 W / (m2 K)

Solución

Cálculo de las dimensiones:

Tomaremos una altura ni muy alta ni muy baja, 5 m, con lo que la superficie de la planta será deS = 160 m3/5 m = 32 m2. Podemos considerar una planta de 4m x 8 m.

Dimensiones 4 m x 8 m x 5m (Fig. 1).


Figura 1. Dimensiones de

la cámara

Superficie paredes: 2x8x5 = 80 m2

2x4x5 = 40 m2

Superficie suelo y techo: 2x8x4 = 64m2

Superficie total = 184 m2

1. Pérdidas por transmisión

La partida correspondiente a la transmisión valdrá:

2. Renovación de aire exterior

Utilizando el diagrama psicrométrico tendríamos:

para 32 °C y 70% h1 = 87,5 kJ/kg aire

para 0 °C y 85%; h2 = 75,35 kJ/kg aire

Δh = h1 - h2 = 12,2 kJ/kg aire

Tomando 1,28 kg/m3 como densidad del aire y para 160 m3 y 7 renovaciones/día aproximadamente:

3. Iluminación y personas

Tomando entre un 15% de la pérdida por transmisión por este concepto se tendrá:

4. Motores

Funcionando 16 horas con P = 450 W

..5. Enfriamiento del género

Carga total diaria 10000 kg; diferencia de temperatura de 25 °C a 0 °C.

Calor másico específico manzana: 3,64 kJ/kg K) (tabla 7).

..

60



61


6. Respiración del género

Calor respiración cámara llena 40.000 kg

.

.

7. Calor del embalaje

Estimamos un 10% del calor de refrigeración de los alimentos:

8. Carga frigorífica total

Potencia frigorífica de la máquina:


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5.1 INTRODUCCIÓN

El presente capítulo está dirigido a todas aquellas personas encargadas el uso, mantenimiento y servicio de lossistemas con el uso de NH3.

Sugerimos el pleno conocimiento de los conceptos aquí vertidos a fin de asegurar una óptima operación y largavida, y de esta manera evitar inconvenientes funcionales por malas maniobras y/o incorrecto mantenimiento.

Cabe aclarar que la responsabilidad por cualquier daño o avería debido a la no observancia de normas ycuidado al operar, mantener o reparar, aunque no se mencione en el presente capítulo, será exclusiva del lector.

El siguiente capítulo tiene por objeto dar una idea clara, práctica y la más concisa posible sobre elfuncionamiento de una instalación frigorífica de simple etapa de compresión y por recirculado de refrigerantelíquido a los servicios.

5.2 CICLO INSTALACIÓN FRIGORÍFICA

Comenzaremos el ciclo frigorífico desde el depósito de líquido: el refrigerante es tomado desde el fondo delrecipiente mediante la válvula “V1” (ver fig. Nº 5.1) (dicha válvula posee un caño de pesca) y es enviado pordiferencia de presión al separador de líquido, previo paso por el cuadro de inyección. Este recipiente tiene lafunción de almacenar el refrigerante, en caso de un vacío general de la instalación por paradas prolongadas, yen funcionamiento normal debe trabajar con un remanente de líquido de no menos del 10 % del volumen total,destinado para abastecer el separador del líquido.

El cuadro de inyección está formado (ver fig. Nº5.2) por una válvula de paso, un filtro, una electroválvula y unaválvula de expansión. La válvula de expansión “V5” que tiene por objeto producir un brusco descenso de la


VCAPÍTULO

Fig. 5.1

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presión del refrigerante y por consiguiente un fuerte descenso de la temperatura del fluido. Esta válvula deberegularse, de manera de lograr que la electroválvula de inyección de refrigerante al separador, esté más tiempoinyectando (bobina energizada), que en la posición de reposo (bobina desenergizada), dicha bobina escontrolada automáticamente por el sensor del nivel ubicado en el separador. Este cuadro es armado con unasegunda válvula de expansión de operación manual, que se puede utilizar en caso de avería del sistemaautomático, la misma debe operarse únicamente con el compresor en marcha, con la instalación fuera deservicio ésta válvula debe permanecer cerrada.

El separador de líquido tiene la función vital de abastecer los servicios con refrigerante líquido y recibir losretornos de gas saturado de los mismos (normalmente es incorporado un sistema automático de nivel quecontrola la inyección de refrigerante líquido). El fluido es tomado desde el fondo del separador mediante labomba de circulación “BR”. Dicha bomba es la encargada de hacer circular el refrigerante líquido por todos losservicios habilitados.

Se considera como servicio de frío los siguientes equipos o máquinas: (banco de agua helada, evaporadores decámaras, enfriadores tubulares, enfriadores a placas, máquinas productoras de hielo, etc.). Los servicios debentrabajar inundados para lograr un óptimo funcionamiento, la falta de refrigerante provoca una reducciónnotable en el rendimiento del evaporador. El refrigerante circulante absorbe calor entregado por el producto arefrigerar, provocando la evaporación del líquido, estos gases saturados son retornados al separador de líquido(en el caso de una cámara de conservación de alimentos, el aire es obligado a circular por el evaporador a travésde ventiladores, para producir el intercambio térmico). A la entrada de estos servicios se coloca un cuadro dehabilitación, compuesto por una válvula de paso, un filtro, una electroválvula y una válvula de expansión. Laelectroválvula es gobernada normalmente por un control de temperatura del producto a enfriar, la válvula deexpansión como en el caso anterior debe ser regulada, logrando a la salida (retorno al separador) escasacantidad de refrigerante líquido.

El Compresor es el alma de la instalación frigorífica y su función es hacer circular el refrigerante para realizar elciclo frigorífico de simple etapa de compresión. En este capítulo se detalla el funcionamiento en una sola etapade compresión, esto quiere decir que todo el volumen de gas refrigerante producido por la evaporación, esaspirado por un solo sistema de compresión y enviado al condensador. De esta manera el calor absorbido porel refrigerante en el evaporador es transportado hasta el condensador para entregarlo al ambiente. Con un

Fig. 5.2

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correcto funcionamiento del separador de líquido, el compresor debe aspirar gas de amoníaco seco (libre degotas de líquido), para evitar un régimen de trabajo muy húmedo, que provocaría una fuga de aceite excesiva yun desgaste prematuro de los elementos de fricción, por la acción de lavado que ocasiona el refrigerante líquido,a la vez que reduce la capacidad de la máquina por la reexpansión de las gotas en el cilindro. Estos gases soncomprimidos a la presión de descarga para ser enviados al condensador, previo paso por el separador de aceite,destinado a recuperar el lubricante mezclado con los gases de la compresión y retornarlo al cárter. El reenvío delaceite al compresor debería estar gobernado por un cuadro automático que energiza la electroválvula con elcompresor en marcha y si la temperatura del separador es la adecuada.

El condensador tiene por objeto licuar los vapores del fluido frigorígeno que provienen del compresor a altapresión. Esto se consigue eliminando el calor de dichos vapores a través de las paredes conductorasgeneralmente refrigeradas por medio de agua fresca y aire atmosférico. El refrigerante pasa del estado gaseoso alíquido y comienza a precipitarse por diferencia de peso al fondo del depósito de líquido, recobrando lacondición inicial e iniciar nuevamente el ciclo frigorífico.

5.3 PUNTOS DE TRABAJO CRÍTICOS

5.3.1. Presiones y temperaturas máximas de trabajo para una etapa de los compresores VMCLos gráficos ilustrados nos muestran de qué manera aumenta el recalentamiento de los gases de descarga amedida que disminuye la temperatura de evaporación. Este valor de recalentamiento no debe exceder los 110ºC.

Otra limitación surge de la relación de presiones Pk (presión de condensación) / Po (presión de evaporación),que no debe exceder el valor de 10.

Las sobrecargas mecánicas y térmicas y el bajo rendimiento volumétrico así lo exigen. Condiciones de trabajoque superen dicho valor requieren compresión en doble etapa.

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5.4 GRÁFICOS DE TEMPERATURA - PRESIÓN

Fig. 5.3

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5.5 EL COMPRESOR ALTERNATIVOLos compresores alternativos como su nombre lo indica comprimen en forma alternada, un cilindro a la vez.VMC Refrigeración S.A. diseña y fabrica máquinas desde dos cilindros hasta ocho, y cubren una variada gamade potencias de acuerdo a las necesidades del cliente, con sus distintos modelos (Serie 73 – Serie 90 – Serie 127).

Son entregados con el siguiente equipamiento:

– Válvulas de maniobras de aspiración y descarga.

– Bomba de aceite a engranajes

– Filtros de aceite interno (primario), externo (secundario)

– Enfriador de aceite por agua.

– Tapas de cilindro enfriadas por agua.

– Manovacuómetros para indicar presiones de succión, descarga, lubricación.

– Presostatos de protección por baja-alta presión, y diferencial de aceite.

– Sistema automático para que arranque descomprimido.

– Separador de aceite en la descarga con sistema automático para retorno al cárter del compresor.

La activación y desactivación de los pares de cilindros se realiza generalmente en forma automática mediantedos electroválvulas una de descarga y otra de alimentación. La descarga permanece activada con la unidadparada y durante la parcialización, mientras que la de alimentación se activa cuando el arranque del motoreléctrico ha finalizado. El compresor siempre debe arrancar descomprimido para no exigir el motor eléctrico.

5.6 EL SEPARADOR DE ACEITEEste elemento es indispensable para la instalación frigorífica, su función es separar el aceite que se mezcla conel refrigerante en la etapa de compresión, también sirve como trampa de líquido de alta presión, cuando se sacade servicio la instalación por un tiempo prolongado.

Si el separador de aceite está intercalado (requisito que VV MM CC exige al montar sus compresores), el retorno deaceite automático al cárter servirá para introducir el aceite que recupera durante la marcha del compresor, através de un orificio calibrado de 0.5 a 1 mm de diámetro según los modelos. El retorno sólo será posiblecuando el compresor se ponga en marcha y un termostato colocado en el fondo del separador, sea el encargadode darle la orden a la electroválvula del cuadro automático. Este termostato debe regularse entre 40 y 50 ºC deacuerdo a cada instalación, el mismo nos asegura que se evapore todo el refrigerante condensado por unaparada prolongada, antes de que comience el retorno de aceite.

5.7 PROTECCIONES DEL COMPRESOR

5.7.1 Presostato de baja presiónLa función de la protección de baja presión es evitar el vaciado de la instalación frigorífica ante una eventualfalla del sistema. También puede tener como función tratar de asegurar que no baje demasiado la presión de losgases de aspiración cuando los servicios lleguen a temperatura o sean deshabilitados.

La actuación de esta protección puede ser a causa de:

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� Válvulas de maniobra de la etapa de evaporación cerradas.

� Bobina de la electroválvula del cuadro de inyección al separador está desactivado o quemada.

� Filtros de cuadros obstruídos (cuadros de inyección, aspiración y presión constante).

� Falta de líquido refrigerante en la instalación.

� Falta de evaporación en los servicios por bloqueo de hielo en evaporadores, enfriador de agua, etc.

La presión de baja normal en una instalación frigorífica puede variar de 0 a 4 kg/cm2, dependiendoexclusivamente de la carga térmica incorporada y de la temperatura de estacionamiento de los productos arefrigerar.

5.7.2. Presostato de alta presión:La función de la protección de alta presión es de asegurar que la presión de descarga no alcance valorespeligrosos para la instalación frigorífica y perjudiciales para las piezas del compresor. Por otra parte, si esdemasiado alta, disminuye el efecto frigorígeno producido por la instalación y simultáneamente aumenta lapotencia absorbida por el compresor.


� Válvulas de maniobra de la etapa de condensación cerradas.

� Bombas de agua o forzadores del condensador detenidos.

� Presencia de aire en las cañerías (el aire ocupa un volumen que es desaprovechado por elcondensador).

� Grandes incrustaciones de impurezas en las paredes de los caños del condensador, que disminuyennotablemente la transferencia de temperatura al ambiente.

� Exceso de carga refrigerante y una prolongada operación de vacío que provoca el llenado delrecibidor y condensador, desalojando superficie para condensar gases.

La presión de alta normal en una instalación firgorífica puede variar de 9 a 14 kg/cm2, dependiendoexclusivamente de las condiciones atmosféricas.

5.7.3. Presostato de diferencial de aceite:La función de la protección diferencial de aceite es indispensable para la vida del compresor. Este presostatomide la diferencia entre la baja presión y la presión de aceite de la unidad y en caso de registrar una diferenciamenor a la regulada comienza a calentar una resistencia, que de persistir la falla detiene la marcha delcompresor.


� Falta de nivel de aceite en el cárter del compresor.

� Filtros de aceite obstruidos.

� Presencia de refrigerante líquido que, mezclado con el aceite de lubricación, comienza a evaporar(burbujeo interno que se observa a través del visor de nivel). Las condiciones de absorción de labomba de engranajes varían de tal forma que se produce cavitación, perdiendo el sistema lalubricación normal.

La presión de aceite normal de un compresor alternativo es de 3 a 5 kg/cm2 sobre la presión de aspiración.

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5.8 PROCEDIMIENTO CARGA ACEITE POR VACIO

Esta operación se debe hacer cada vez que se observe que el nivel en el cárter del compresor se encuentra pordebajo de la cuarta parte del vidrio visor.

1. Colocar la manguera de carga de aceite: un extremo en la válvula de carga de aceite que se encuentra en elfondo del cárter y el otro extremo sumergido en el recipiente con aceite (usar una manguera transparentepara ver la aspiración).

2. Oprimir el pulsador de carga de aceite para bloquear el presostato de baja.

3. Cerrar válvula de aspiración del compresor hasta que el manómetro de baja indique vacío. Esta operacióndebe hacerse lentamente observando en el manómetro de presión de aceite que no cavite la bomba deaceite, si esto ocurre actuará el presostato diferencial de aceite que detendrá la marcha del compresor, conel riesgo de provocar un accidente al presurizarse el cárter y estar abierta la válvula de carga de aceite.

4. Abrir la válvula de carga de aceite y completar hasta el nivel deseado.

5. Cerrar la válvula de carga aceite y abrir lentamente la aspiración del compresor.

6. Soltar el pulsador de carga de aceite para restablecer las condiciones normales de funcionamiento.

7. El procedimiento completo demanda un tiempo de 5 a 10 minutos dependiendo de la cantidad de aceitefaltante.

En esta operación hay que tener especial cuidado en no aspirar aire en el momento en que se termine el aceitedel recipiente (el aire ingresado en la instalación provoca un aumento de la presión de condensación).

5.9 PROCEDIMIENTO CAMBIO DE ACEITESe recomienda hacer el cambio de aceite:

� Cumplidas las primeras 500 horas de marcha (de nuevo o luego de una reparación).

� Cumplidas las 2000 o 3000 horas de funcionamiento (cantidad de horas que varía con los distintoslubricantes utilizados y las recomendaciones de los distintos fabricantes de compresores).

� Cumplido el año de colocado el aceite en el cárter (independientemente de las horas de marcha).

� Cuando se observe un oscurecimiento en el color normal de aceite, provocado por reformas en cañerías,reiterados golpes de líquido en el compresor, agregado de amoníaco con tubos en mal estado, etc.

La maniobra para el reemplazo del aceite es la siguiente:

1. Detener la marcha del compresor y abrir el interruptor general de fuerza motriz o retirar los fusibles delarrancador del motor eléctrico. Se recomienda hacer parar el compresor cerrando la válvula de aspiracióncon un doble propósito: que quede poca presión en el cárter para ayudar a evacuar el aceite y comprobar elcorrecto funcionamiento de la protección por baja presión.

2. Cerrar las válvulas de maniobra del compresor (aspiración y descarga).

3. Colocar la manguera de purga de aceite (ídem a la de carga de aceite): un extremo en la válvula de carga deaceite que se encuentra en el fondo del cárter y el otro extremo sumergido en un recipiente con agua (usaruna manguera transparente para ver la evacuación del aceite).

4. Abrir la válvula para drenar todo el aceite del compresor. Esta operación se debe hacer lentamente paraevitar salpicaduras: el aceite saldrá burbujeando con un poco de amoníaco que se disuelve en el agua. Luego

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de la evacuación del aceite seguiremos purgando hasta eliminar toda la presión que se registra en losmanómetros del compresor.

5. Abrir los robinetes de purga que se encuentran en las válvulas de maniobras de aspiración y descarga paraextraer los gases de amoníaco que pudieran haber quedado.

6. Luego de comprobar que no se registra más presión en los manómetros, proceder a retirar la tapa del cárter,teniendo especial cuidado con las emanaciones de amoníaco.

7. Extraer el filtro primario de aceite del interior del cárter, desarmarlo y lavarlo con solvente, o reemplazar elelemento filtrante (ver cartilla de especificaciones del fabricante), también escurrir restos de aceite y lavartodo el interior del compresor.

8. Secar con un trapo que no deje pelusa y proceder al armado del filtro, cerrar válvula de purga, verter aceitenuevo hasta el borde inferior de la tapa e instalar nuevamente la misma.

9. Retirar el filtro secundario exterior si lo tuviera, lavarlo o reemplazarlo según el estado del mismo orecomendaciones del fabricante de la unidad.

10. Cerrar los robinetes de purga y comprobar el perfecto ajuste de los elementos del compresor. Luego,proceder a la apertura de las válvulas de maniobra y controlar las pérdidas de aceite y amoníaco.

11. Poner en marcha la unidad. De ser necesario el agregado de aceite, repetir la operación de carga de aceitepor vacío antes mencionada.

El procedimiento completo demanda un tiempo aproximado de 2 horas.

Se sugiere además, realizar los siguientes trabajos en el separador de aceite:

� Purgar restos de aceite del separador.

� Limpiar filtros y pipetas calibradas de retorno de aceite al cárter.

� Verificar el funcionamiento de la electroválvula y el automatismo.

Esta operación puede realizarse en cada cambio de aceite o si se verifica un consumo anormal de aceite por faltade retorno, verificación que se puede hacer en funcionamiento normal del compresor, observando elcalentamiento del caño de retorno de aceite del separador.

5.10 AUTOMATISMO CÁMARA

Tomamos como ejemplo una cámara para describir un automatismo convencional:

Los objetivos del sistema de control son, mantener la temperatura de las Cámaras, dentro los parámetros deregulación configurados, controlando los cuadros de inyección de NH3 y los forzadores de cada recinto. La ideaes lograr la temperatura que requiere el producto en el tiempo especificado y mantenerla constante durante elalmacenamiento. El control puede realizarse mediante la forma tradicional a través de un termostato, porcentrales electrónicas de temperatura o un automatismo basado en la lógica de PLC.

Para poder comprender cómo funciona la regulación de temperatura de los recintos, es necesario definir dosconceptos: Consigna y diferencial de Regulación.

La consigna de Regulación (Set) es el valor en el cual queremos mantener constante la temperatura del recinto,mientras que el diferencial de temperatura (Histéresis), o banda muerta, es el margen alrededor del que provoca,que si la temperatura se mantiene dentro de esa banda, el sistema de control no tome decisiones y que superado

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este entorno se tomen acciones. Esto se efectúa así para evitar simultáneos arranques del compresor cuando hayun único servicio pidiendo frío.

Cuando el control es a través de un automatismo tipo PLC se puede lograr otros beneficios. La lógica defuncionamiento del control de temperaturas para la Cámara es la siguiente:

Si un recinto está habilitado en modo Frío Normal o Frío con Forzadores, cuando la Temperatura del ambientesupera el valor SrTemp + HrTemp, el sistema activa la solenoide del cuadro de inyección de NH3 de modo deinundar los evaporadores con NH3 líquido. Además, pone o mantiene en marcha los forzadores de aire segúnel modo de Frío seleccionado. Pero, si ya hubiese otro recinto con el cuadro de Inyección de NH3 activado, y laTemperatura del ambiente supera el valor SrTemp, el sistema también activa la solenoide del cuadro de inyecciónde NH3, aunque no se haya superado la banda muerta o histéresis.

De esta forma, comienza a producirse un intercambio de calor entre el ambiente y el NH3 líquido que inundalos evaporadores del recinto, de modo que parte del NH3 se evapora absorbiendo calor del recinto, por lo quela temperatura ambiente comienza a descender.

Cuando la Temperatura del ambiente cae por debajo del valor SrTemp - HrTemp, el sistema desactiva la solenoidedel cuadro de inyección de NH3, de modo de cortar el suministro de NH3 líquido a los evaporadores, y por lotanto, interrumpir el intercambio de calor con el ambiente.

5.11 DESCONGELAMIENTO DE UNA CÁMARA

5.11.1 Ciclo de descongelamiento automático por agua para una cámaraTomamos como ejemplo una cámara que posee un automatismo a base de PLC:

El recinto está equipado con un cuadro de agua para descongelamiento formado básicamente por doselectroválvulas: una que permite la entrada de agua a los evaporadores, que se abre cuando se activa susolenoide; y otra de drenaje que permite que se escurra toda el agua que inunda la cañería de entrada a losevaporadores, que se cierra cuando se activa su solenoide. El sistema de control activa y desactiva ambassolenoides en forma simultánea, de modo que, cuando están activas, se abre la entrada de agua a losevaporadores y se cierra el drenaje permitiendo que todo el caudal de agua pase por los evaporadores; y cuandoestán desactivadas, se cierra la entrada de agua a los evaporadores y se abre el drenaje permitiendo que se vacíela cañería de entrada a los evaporadores evitando que se congele cuando la cámara vuelva a estar a unatemperatura bajo cero.

El ciclo de descongelamiento automático está formado por dos etapas, denominadas AGUA y SECADO, que seejecutan una a continuación de otra.

El descongelamiento se inicia cuando el Tiempo de Servicio en Curso se hace igual al Tiempo de FríoAutomático configurado o cuando se selecciona el modo de servicio Descongelamiento.

Ni bien se inicia el ciclo de descongelamiento arranca la primera etapa denominada AGUA que es eldescongelamiento propiamente dicho. Durante esta etapa, el sistema de control detiene los forzadores de losevaporadores, desactiva la solenoide de inyección de NH3 y activa las solenoides de agua para descongelamientode modo que el agua drene a través de los evaporadores, tratando de derretir el hielo que se ha formado entrelas aletas de los evaporadores y arrastrar hacia la bandeja los trozos de hielo que se van desprendiendo.

Cuando el tiempo en curso se hace igual al tiempo configurado para la etapa, se da por terminado eldescongelamiento con AGUA y se inicia el SECADO.

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En esta etapa, el sistema de control mantiene parado los forzadores de los evaporadores, desactiva las solenoidesde agua para descongelamiento, de modo que el agua que inunda la cañería de impulsión de agua hasta losevaporadores se desagote, y activa la solenoide de inyección de NH3 líquido para que se escarche el agua queaún escurre a través de los evaporadores y que al momento que vuelvan a arrancar los forzadores no termine enel piso de la cámara.

Cuando el tiempo en curso se hace igual al tiempo configurado para la etapa, se da por terminado el SECADOy el ciclo de descongelamiento.

Cuando el ciclo de Descongelamiento finaliza, la cámara vuelve al mismo modo de servicio en el que estabacuando fue puesta a descongelar. El Tiempo de Servicio en Curso es puesto a cero.

5.11.2. Ciclo de descongelamiento automático por gas caliente para una cámaraTomamos como ejemplo una cámara que posee un automatismo a base de PLC:

El recinto está equipado con un cuadro de gas caliente para descongelamiento formado básicamente por unaelectroválvula, que permite la inyección de amoníaco a la presión de condensación al evaporador, que se abrecuando se activa su solenoide.

El ciclo de descongelamiento automático está formado por cuatro etapas, denominadas, VACIADO,DESCONGELAMIENTO, ECUALIZADO y SECADO, que se ejecutan una a continuación de otra.

El descongelamiento se inicia cuando el Tiempo de Servicio en Curso se hace igual al Tiempo de FríoAutomático configurado o cuando se selecciona el modo de servicio Descongelamiento.

Ni bien se inicia el ciclo de descongelamiento arranca la primera etapa denominada VACIADO. Durante estaetapa, desactiva la solenoide de inyección de NH3, mantiene activada la solenoide de aspiración y los forzadoresde los evaporadores en marcha, de este modo se siguen evaporando gases para reducir la cantidad de refrigerantelíquido remanente en el equipo y de esta manera evitar un brusco retorno de líquido al separador, perjudicialpara los compresores. Cuando el tiempo en curso se hace igual al tiempo configurado para la etapa, se da porterminado el VACIADO y se inicia la otra etapa.

Ni bien se inicia el ciclo de DESCONGELAMIENTO, el sistema de control detiene los forzadores de losevaporadores, desactiva la solenoide de aspiración, mantiene desactivada la solenoide de inyección de NH3 yactiva la solenoide gas caliente, comienza la inyección de gas a alta presión proveniente del condensador, lapresión dentro del evaporador comienza a aumentar hasta el valor de regulación manual, que posee el pilotode la válvula de presión constante, colocada en la aspiración de la cámara, dentro del circuito de amoníaco dela cámara comienza a elevarse la presión, hasta llegar a un valor suficiente como para derretir el hielo que se haformado entre las aletas de los evaporadores y arrastrar hacia la bandeja los trozos de hielo que se vandesprendiendo, cabe aclarar que un valor ideal para descongelar sería aproximadamente 5 Kg./cm2, quecorresponde a una temperatura de 10 ºC del amoníaco. Cuando el tiempo en curso se hace igual al tiempoconfigurado para la etapa, se da por terminado el DESCONGELAMIENTO y se inicia la otra etapa.

Ni bien se inicia el ciclo de ECUALIZADO, el sistema de control mantiene parado los forzadores de losevaporadores, mantiene desactivada la solenoide de inyección de NH3, desactiva la solenoide de inyección degas caliente y activa en forma intermitente la solenoide de aspiración (la idea del automatismo es disminuir lapresión paulatinamente, tratando de no desequilibrar el sistema con una brusca descompresión de la cámara).Cuando el tiempo en curso se hace igual al tiempo configurado para la etapa, se da por terminado elECUALIZADO y se inicia la otra etapa.

Ni bien se inicia el ciclo de SECADO, el sistema de control mantiene parado los forzadores de los evaporadores,desactiva la solenoide de inyección de gas caliente, activa la solenoide de aspiración (la presión dentro del

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sistema cae al valor de la presión de evaporación) y activa la solenoide de inyección de NH3 líquido para quese escarche el agua que aún escurre a través de los evaporadores y que al momento que vuelvan a arrancar losforzadores no termine en el piso de la cámara.

Cuando el tiempo en curso se hace igual al tiempo configurado para la etapa, se da por terminado el SECADOy el ciclo de descongelamiento.

Cuando el ciclo de Descongelamiento finaliza, la cámara vuelve al mismo modo de servicio en el que estabacuando fue puesta a descongelar. El Tiempo de Servicio en Curso es puesto cero.

5.12 AUTOMATISMO SEPARADOR

Si la instalación frigorífica está concebida bajo el concepto de Bombeo de NH3 a los servicios, cuando unservicio activa la solenoide del cuadro de inyección de NH3, la central de bombeo de NH3 pondrá en marchauna de sus bombas, más específicamente, la que esté seleccionada; la que permanecerá en marcha hasta quetodos los servicios tengan el cuadro de inyección de NH3 desactivado.

Con una bomba de NH3 en marcha, se está impulsando NH3 líquido desde el separador hacia los servicios yretorna una mezcla de NH3 líquido-gaseoso desde los servicios al separador, ya que parte del NH3 se estáevaporando en los servicios que están inyectando.

Esto provoca, por un lado, que baje el nivel de NH3 líquido en el separador, y por otro, que aumente la presiónde evaporación dentro del separador.

Para corregir el nivel de NH3 en el separador y mantener una columna de líquido prácticamente constante, elsistema de control aplica la siguiente lógica de funcionamiento.

Cuando el nivel de NH3 líquido del separador descubre el sensor de nivel normal, y hay compresores en marcha,el sistema activa la solenoide del cuadro de inyección de NH3, permitiendo que el NH3 líquido contenido en elrecibidor se desplace por diferencia de presión hacia el separador, recuperando volúmen de líquido.

Cuando el nivel de NH3 del separador vuelve a cubrir el sensor de nivel normal, el sistema desactiva la solenoidedel cuadro de inyección de NH3.

Por otro lado, al aumentar la presión dentro del separador aumentará la temperatura del NH3 líquido que estásiendo recirculado por los evaporadores. Esta situación se producirá hasta que el NH3 alcance un valor detemperatura mayor o igual que la temperatura ambiente de los recintos, con lo que ya no habrá intercambio decalor.

Por lo tanto, otro objetivo del sistema de control es mantener lo más constante posible la presión deevaporación de la instalación, en un valor que permita una temperatura de NH3 líquido por lo menos 10 ºCmenor que la temperatura más baja que se desee en los recintos. Esto se hará controlando la marcha, parada yregulación de capacidad de los compresores.

5.13 AUTOMATISMO CONDENSADOR

Por otra parte, que el compresor se encuentre en marcha, provoca que aumente la presión de condensación,debido a que el compresor aspira el NH3 gaseoso que retorna de las cámaras al separador, lo comprime y lodescarga en el condensador.

La función del condensador evaporativo es, entonces, cambiar de estado los gases de descarga del compresor aNH3 líquido y que por gravedad se depositen en el recibidor de líquido. El cambio de estado del NH3 se hacetransfiriéndole el calor al agua que es recirculada por la bomba del condensador a través de los picos rociadores,ayudado por el flujo de aire en contracorriente que generan los forzadores.

Para lograr esto, la presión de condensación deberá mantenerse dentro de valores que permitan efectuar elcambio de estado del NH3. Es por esto, que otro objetivo del sistema de control es mantener lo más constanteposible la presión de evaporación de la instalación, en un valor que no comprometa el rendimiento delcompresor ni la seguridad de la instalación.

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VICAPÍTULO

6.1 DESCONGELAMIENTO MANUAL POR AGUA

Uno de los motivos para que una cámara no logre el valor de la consigna de temperatura, es la formación deuna capa de hielo en el aletado de los evaporadores, esta capa forma una barrera aislante que impide latransferencia de la temperatura y por consiguiente la disminución en el rendimiento.-

La secuencia para el descongelamiento manual sería la siguiente:

El recinto está equipado con un cuadro de agua para descongelamiento formado básicamente por dos válvulasde paso del tipo esférica: una que permite la entrada de agua a los evaporadores y la otra de drenaje que permiteque se escurra toda el agua que inunda la cañería de entrada a los evaporadores.

La maniobra para realizar el descongelamiento es la siguiente:

1. Colocar la cámara fuera de servicio, deshabilitando la inyección de NH3 y los forzadores de aire.

2. Esperar unos minutos para que se siga evaporando gases, para reducir la cantidad de refrigerante líquidoremanente en el equipo y de esta manera evitar un brusco retorno de líquido al separador, perjudicialpara los compresores.

3. Luego cerrar la válvula de paso manual, que corresponde al drenaje de la cañería de entrada de agua a losevaporadores. Abrir la válvula de la línea de agua para comenzar a inundar los evaporadores. En laentrada de agua de cada evaporador generalmente se coloca una placa orificio u otra válvula para regularel caudal que ingresa, la idea es poder regular este paso de agua para que no rebalse el equipo. Todos losevaporadores fabricados por VMC, poseen en su parte superior una batea del tamaño del evaporador conel fondo todo perforado, logrando con este método esparcir el agua uniformemente sobre toda lasuperficie del aletado.

4. Transcurridos unos minutos inspeccionar visualmente si se ha derretido todo el hielo. De ser así procedera cerrar la llave de paso de agua del cuadro de descongelamiento.

5. Después de realizar esta maniobra abrir la válvula de drenaje que se encuentra próxima a esta, la cualdebe permanecer abierta hasta el siguiente descongelamiento.

6. Esperar unos minutos dando tiempo a que escurra toda el agua en los evaporadores.

7. Poner en marcha nuevamente la cámara.

6.2 PURGA DE AIRE

PROCEDIMIENTO PARA PURGAR EL AIRE DE LA INSTALACIÓN

Se recomienda hacer esta operación cuando:

� Se detecta un excesivo incremento en la presión de condensación (superior a la provocada por la variaciónde la temperatura ambiente).

� Se realizaron trabajos de modificación de cañerías o agregado de equipos en la instalación frigorífica.

� Se cambió el aceite en los compresores.

VI . MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIÓN

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Realizar las siguientes maniobras:

1. Detener la instalación frigorífica.

2. Poner en marcha solamente la torre de enfriamiento o condensador evaporativo durante unos 30minutos, para tratar de condensar todo el amoníaco posible.

3. Colocar la manguera para eliminar el aire: un extremo en la válvula o robinete de purga de aire que seencuentra en la parte superior del condensador (o recibidor de líquido) y el otro extremo sumergido enun recipiente con agua (usar una manguera transparente para ver la evacuación de los gases).

4. Abrir la válvula de purga en el condensador (o recibidor de líquido). Esta operación debe efectuarse consuavidad para evitar salpicaduras y emanaciones de amoníaco.

5. Purgar hasta que no se observen burbujas de aire en la superficie del agua (sólo el aire asciende a lasuperficie del agua, el amoníaco se disuelve en ésta).

6. Cerrar la válvula de purga y poner en marcha la instalación frigorífica.

De no lograr bajar la presión de condensación a las condiciones normales de funcionamiento, se deberáfuncionar unas horas y repetir la operación antes descrita.

6.3 CARGA DE AMONÍACO

PROCEDIMIENTO PARA CARGAR EL AMONÍACO

Con el equipo en marcha, realizar las siguientes maniobras:

1. Cerrar la válvula de maniobra de inyección de amoníaco a la línea “V1”, ubicada en el recibidor delíquido. Con esta operación comienza un vacío general de la instalación y el almacenamiento deamoníaco líquido en el recibidor.

2. Conectar la manguera de carga de amoníaco: un extremo en la válvula del tubo “V3” y el otro en laválvula colocada a tal efecto en la cañería de inyección de refrigerante líquido a los servicios “V2” (lamanguera tiene que ser del tipo hidráulica para 150 kg/cm2, por ejemplo 3/8” R1).

VS

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3. Abrir la válvula de maniobras “V2”: la apertura de esta válvula ayudará a detectar pérdidas en lasconexiones (antes de abrir observar el escarchado de la humedad ambiente en la cañería de inyeccióndebido al descenso de la presión de amoníaco en la misma, provocado por el vaciado general).

4. Colocar el tubo en posición horizontal y abrir la válvula “V3” con precaución, debiendo observar unavibración de la manguera como consecuencia de la salida brusca del líquido.

5. Cuando se produzca el enfriamiento del tubo en la zona próxima a la válvula “V3”, estará indicando quequeda poco amoníaco en el tubo. Es conveniente inclinar el recipiente desde el otro extremoaproximadamente a 45° para facilitar el vaciado completo del mismo.

6. Cerrar la válvula del tubo “V3”, cuando se observa que la manguera no vibra más, en ese momento seproduce un cambio de ruido que indica el vaciado del líquido del tubo.

7. Luego de esperar unos minutos, cerrar la válvula “V2”.

8. Abrir la válvula “V1” lentamente para presurizar la cañería con la presión de condensación y de estamanera restablecer el funcionamiento normal de la instalación.

9. Desconectar la manguera con sumo cuidado y abrir lentamente para evaporar los restos de amoníaco quepudieran haber quedado en la misma.

La operación completa demanda un tiempo de 15 a 30 minutos, dependiendo de los servicios habilitados.

En funcionamiento normal el recibidor de líquido debe trabajar con un remanente de líquido de no menos del10 % del volumen total, destinado para abastecer el separador de líquido.

6.4 LIMPIEZA DE UN CUADRO

PROCEDIMIENTO PARA LIMPIEZA DE UN CUADRO DE VÁLVULAS

Se recomienda hacer esta operación cuando:

� El separador de líquido no completa el nivel de amoníaco.

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� Se detecta falta de rendimiento en el ambiente a refrigerar.

� El banco de agua helada no acumula la cantidad de hielo necesaria.

� El enfriador casco y tubos no logra bajar la temperatura del fluido que circula.

Realizar las siguientes maniobras con el cuadro de válvulas:

1. Cerrar la válvula de maniobra de entrada al cuadro “V4” y habilitar eléctricamente la electroválvula ”Ev”.

2. Esperar unos minutos hasta que todo el cuadro tome la temperatura ambiente (si está cubierto de hieloromperlo y ayudar con agua caliente), luego deshabilitar eléctricamente la electroválvula.

3. Cerrar la válvula de maniobra de salida del cuadro “V5” (si el cuadro pertenece al separador de líquido yno queremos que se detenga la instalación frigorífica, deberemos regular la válvula de expansión manualdel cuadro “V6”, teniendo en cuenta que esta válvula sólo se debe dejar abierta con el equipo en marchay verificando el nivel normal en el separador).

4. Aflojar con precaución la brida del filtro “F” para evaporar los restos de amoníaco (nunca se debe aflojardirectamente la tapa del filtro si esta posee O´ring).

5. Retirar el filtro y lavarlo o reemplazarlo de ser necesario.

6. Armar todo el cuadro, abrir la válvula de salida “V5”, comprobar pérdidas y abrir la válvula de entrada“V4”.

7. Poner en marcha.

Este procedimiento es válido para cuadros de:

� Inyección de separadores de líquido.

� Inyección de evaporadores.

� Aspiración de evaporadores.

� Presión constante.

� Descongelamiento por inyección de gas caliente.

6.5 MANTENIMIENTO PREVENTIVO

PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LA INSTALACIÓN

Las siguientes tareas tienen por objeto dar una idea general del mantenimiento preventivo que podemos haceren una instalación frigorífica, y con esto evitar paradas prolongadas que pudieran ocurrir por roturas deequipos.

6.5.1 Compresor:

� Controlar periódicamente el nivel de aceite.

� Controlar periódicamente el retorno de aceite al cárter.

� Controlar periódicamente las lecturas de presiones en los manómetros.

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� Mensualmente chequear la tensión de las correas y la alineación de las poleas.

� Mensualmente controlar el correcto funcionamiento de los presostatos y las electroválvulas.

� Mensualmente controlar las fugas de refrigerante por las empaquetaduras de las válvulas.

� Anualmente desarmar las tapas de cilindro y observar la incrustación de impurezas en la cámara deagua y el perfecto cierre en las válvulas de los cilindros.

6.5.2 Condensador:

� Controlar periódicamente el nivel de agua, los picos rociadores y los filtros en la línea de agua.

� Controlar periódicamente los forzadores de aire.

� Semanalmente renovar el agua y lavar el depósito.


� Hacer purgas de aire por la válvula “ VPA” (ver procedimiento de purga de aire).

� Anualmente controlar la incrustación de impurezas en la serpentina o los caños del casco y tubo.

6.5.3 Depósito de líquido:

� Controlar periódicamente el nivel de refrigerante indicado en el tubo visor “VN”.


� Hacer purgas de aceite cada vez que se registre un consumo de lubricante en los compresores, por laválvula “PA”.

� Anualmente controlar la válvula de seguridad “VS” (calibrada a 18 kg/cm2)

6.5.4 Separador de líquido:

� Controlar periódicamente el nivel de refrigerante.


� Mensualmente controlar el correcto funcionamiento de las electroválvulas y los controles de nivelnormal y de seguridad.

� Hacer purgas de aceite cada vez que se registre un consumo de lubricante en los compresores.

� Anualmente controlar la válvula de seguridad (calibrada a 12 kg/cm2).

6.5.5 Evaporadores:

� Controlar periódicamente el correcto inundado con fluido frigorígeno.


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� Mensualmente controlar el correcto funcionamiento de las electroválvulas y los controlesautomáticos de temperatura.


6.5.6 Banco de agua helada:

� Controlar periódicamente el correcto inundado con fluido frigorígeno.


� Mensualmente controlar el correcto funcionamiento de las electroválvulas y los controlesautomáticos de temperatura.

� Mensualmente controlar la correcta calibración del cuadro de presión constante.


NOTA: la purga de aceite debe hacerse con mayor frecuencia en el depósito de líquido para evitar que llegue ala etapa de baja presión, donde es más engorroso para eliminarlo.

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7.1 INTRODUCCION

La Industria, en forma general, está constituida de un 80 % de máquinas motrices (motores) que pueden ser decorriente continua o alterna y que pertenecen a distintos procesos de fabricación, teniendo estos un sin fin deaplicaciones. En nuestro caso, en la refrigeración. Todas estas máquinas son accionadas y controladas en formaautomática. Este accionamiento, es importante y realizado por un conjunto de dispositivos que, utilizadosadecuadamente, cumplen y satisfacen nuestras necesidades.

7.2 DIMENSIONAMIENTO DE DISPOSITIVOS EN SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN

7.2.1 Contactor

Definimos al contactor como un aparato mecánico de conexión con una sola posición de reposo (contactosprincipales abiertos), no accionado a mano y capaz de soportar la corriente, bajo las condiciones normales.

Los contactores, como aparatos de maniobra, son muy utilizados en los circuitos de automatización, entre lasque se destacan: ser accionado a distancia, tiene un elevado número de maniobras, y un escaso mantenimiento.

Según el tipo de accionamiento, el contactor puede ser electromagnético, neumático, hidráulico y mecánico.Aquí trataremos el contactor electromagnético. Se define al contactor electromagnético como aquel en el que suselementos móviles salen de la posición de reposo cuando se alimenta un electroimán que actúa el mecanismodel contactor.

Según que la bobina trabaje con corriente continua o alterna, el contactor será de continua o alterna; o bienmixto sí es que la corriente de la bobina no es de la misma clase que la de los contactos de trabajo.

Las sobrecargas que debe poder soportar el contactor son las de un funcionamiento normal, como ser lasordinarias de arranque y paro de un motor, por lo tanto no está diseñado para cortar corrientes de cortocircuito.

VII . AUTOMATIZACIÓN E INSTALACIONES CON AMONÍACO

VIICAPÍTULO

La bobina, normalmente, está identificada por dos terminales “a” y “b”, los contactos principales normalmenteestán identificados por los terminales 1-2, 3-4, 5-6, los terminales impares que van conectados a la fuente (red)y terminales pares hacia la carga (ejemplo motor), los contactos auxiliares identificados por terminalesnumerados normalmente por dos cifras, en el que la primera cifra indica el número de contactos auxiliares queposee el contactor y la segunda identifica la función, es decir, si el contacto es abierto o cerrado, consideraremoscontacto auxiliar abierto al contacto que tenga sus terminales identificados por la terminación 3-4 y auxiliarcerrado al que tenga sus terminales identificados por la terminación 1-2.

El contactor está formado por tres partes importantes: la bobina, los contactos principales y los contactosauxiliares. Cuando la bobina recibe tensión, la misma queda excitada (energizada) cerrando en el mismoinstante sus contactos principales y al mismo tiempo cerrando o abriendo sus contactos auxiliares.

La bobina puede quemarse si la tensión real de servicio difiere de la nominal por defecto o por exceso en (+) o(-) 10%.

Las bobinas de los contactores, relés, temporizadores etc. Se instalan, siempre que sea posible, entre una fase yel neutro.

Los contactos de trabajo o principales son los destinados a interrumpir la carga eléctrica gobernada por elcontactor. En cambio, los contactos auxiliares, están destinados a maniobrar circuitos auxiliares de mando yseñalización.

El desgaste de los contactos se debe principalmente al martilleó mecánico en el momento de la conexión y a laacción del arco.

Placa de características.-

Los contactores, vienen identificados por medio de una placa de características, que orienta al técnico en sucabal aplicación, esta placa indica:

• Frecuencia• Tensión de bobina• Tensión de trabajo con sus respectivas potencias máximas.• Vida útil en millones de maniobras• Intensidad nominal• Clase de servicio• Tensión y amperajes nominales de los contactos auxiliares

Mantenimiento

1.- Proceder a la limpieza de suciedad, polvo etc.2.- Verificar presión de contactos, 3.- Realizar limpieza de contactos.4.- Verificar conexionado

Categoría de servicio

Se entiende por categoría de servicio al conjunto de normas y especificaciones que fijan claramente a qué tipode trabajo puede destinarse un contactor. Se especifica el mismo mediante la tensión nominal (Vn), corriente

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VII . AUTOMATIZACIÓN E INSTALACIONES CON AMONIACO

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nominal (In) y el ciclo de prueba. En el cuadro que sigue se indican las diversas categorías para corriente alternay continua tipificándose con ejemplos:

Cómo seleccionar un contactorEl contactor, se debe seleccionar en función de:

• La tensión de trabajo o de línea que alimenta la carga• La tensión de accionamiento de la bobina• La potencia de la carga• Tipo de servicio

Selección e interpretación de catálogos de contactores

A continuación, vamos a analizar e interpretar algunos catálogos de fabricante de contactores Siemens con dosfinalidades, la primera que nos permita entender e interpretar adecuadamente los catálogos y la segunda quenos permita seleccionar el contactor adecuado para las aplicaciones prácticas que se dan en el campo industrial.


Ejercicio

1.- Se tiene un motor de 125 CV, trabajando como una bomba de agua, la misma que trabaja conectadaa 380 V y 50 Hz, seleccionar el contactor adecuado haciendo uso de los catálogos de fabricanteSiemens, e indicar su peso, el número de contactos auxiliares que tiene, el valor máximo del fusibleque debe conectarse con el mismo, su corriente nominal del contactor y cual es el relé térmico que seadecúa a este. Respuesta: a) TB52 Siemens, b) 4,8 kg, c)2N.A, d) 2 N.C, e) InFmax= 250A Diazedretardado o NH, f) Inc=180A y g) 3UA43 o 3UA45 Siemens.

7.2.2 Relé térmicoLos relés térmicos de sobreintensidad son los aparatos máseconómicos que permiten, combinados con un contactor, proteger unmotor u otro tipo de carga contra una sobrecarga peligrosa. Los reléstérmicos protegen al motor o instalación de sobrecargas prolongadascuyo valor no sobrepase 3 veces la intensidad nominal.

Los relés térmicos se construyen en base de cintas bimetálicas que soncalentadas directamente por la corriente del motor o carga. Estosbimetálicos, al curvarse actúan sobre un interruptor o conmutadormediante un mecanismo de disparo.

Los relés térmicos son generalmente regulables por medio de una leva,dentro de un cierto margen. El relé térmico debe regularse durante suinstalación a la intensidad nominal del motor o carga a proteger. Laleva o perrilla de ajuste viene graduada en amperios o fracciones de lacorriente nominal del relé.

Los relés térmicos suelen llevar un dispositivo mecánico de bloqueo de modo que una vez actuado el relé noregrese a la posición inicial cuando los bimetálicos se enfríen, sino que éste debe ser reactivado manualmente.

Las características principales que definen un relé térmico son:

• Corriente nominal • Tensión de aislamiento• Rango de regulación• Corriente nominal de contacto auxiliar en función de la tensión• Temperatura ambiente admisible

Cómo seleccionar un relé térmico

El relé térmico se debe seleccionar en función de:• La corriente nominal de la carga (In)• La tensión nominal de la carga (Vn)

Ejercicio

1.- Seleccionar el contactor, fusible y relé térmico adecuado para un motor que trabaja como bomba deagua, sabiendo que el mismo tiene una potencia de 100 CV, IV polos, en 380 V, un tiempo de arranquede 2.2 seg. y la corriente de cortocircuito es de 2500A. para estas condiciones indique el ajuste del

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Botón derestablecimientomanual

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fusible y del relé térmico. Adicionalmente, indique el tiempo de disparo del relé térmico si ocurrierauna sobrecarga igual a 5 veces su corriente nominal. Respuesta: a) 3TB52 Siemens, b) 3NA 1225 NHretardado Siemens, c) 3UA43 Siemens, e) taRTIsobrecarga

= 12,5 seg. y f) taFIcc= 0,2 seg

7.2.3 PulsadorEl pulsador es un mando eléctrico manual queproporciona señales de tipo momentáneo, puestoque al dejar de ejercer presión sobre el, regresa a suposición de reposo.

En el pulsador podemos distinguir dos aspectosprincipales: El accionamiento mecánico y ladisposición eléctrica de los contactos.

El accionamiento mecánico puede tener la forma de botón, de hongo (para funciones de socorro y deemergencia), con piloto luminoso incluido (para señalización).

Por la disposición eléctrica de sus contactos, los pulsadores se clasifican como aquellos que poseen suscontactos abiertos (pulsadores de marcha), los que tienen sus contactos cerrados (pulsadores de parada), y losque poseen abiertos y cerrados (pulsadores de doble efecto).

Las características más importantes de un pulsador son:

• Tensión de aislamiento: en alterna y continua (500 Vca; 600 Vcc)• Corriente nominal: según distintas tensiones de uso (10A/220V; 7.5A/380V; 5A/500V)• Límite de temperatura ambiente: hasta 60 ºC• Dimensiones mecánicas

7.2.4 ConmutadoresLos conmutadores al igual que los pulsadores, sondispositivos de maniobra que proporcionan señalesde tipo momentáneo o permanente.Desde el punto de vista constructivo, encontramosconmutadores de dos, tres posiciones, con retencióno con retorno.La selección se lo hace, tomando en cuenta lasmismas características de un pulsador.

7.2.5 Piloto de señalizaciónSe hace muy difícil seguir los diversos momentos de operación por la observación directa de los propioscontactores. Por, ello se usa de modo generalizado los pilotos de señalización con indicación luminosa. En el piloto de señalización se distingue físicamente el visor, el zóquet y la lámpara; el zóquet puede sercombinado con visores de distintos colores.


Las principales características de los pilotos de señalización son:

• Tensión máxima • Límite de temperatura ambiente• Color del visor

7.2.6 Fusible

Primeramente distinguiremos dos conceptos diferentes, lo que es:

Cortocircuito, es toda conexión accidental o intencional de dos puntos que se encuentran bajo potencialesdiferentes, el cual provoca una circulación de corriente mayor a 10 veces la In.

Sobrecarga, es una condición anormal de funcionamiento, que provoca circulación de corrientes mayores a lanominal y menor a 10 veces la In.

El fusible, es un elemento de protección del conductor y dela carga contra cortocircuitos. Así como el conductor escalculado en base a la carga máxima a soportar, también elfusible debe calibrarse en relación a la carga, pero no a lamáxima sino a la actual en juego. En general los fusibles seclasifican en dos grandes grupos: rápidos o normales ylentos. Estos últimos disparan al cabo de un tiempo deproducirse la sobrecarga, se emplean principalmente en elarranque de motores con rotor en cortocircuito, focos deelevada potencia, en general donde se produzcansobrecargas (no cortocircuitos) momentáneas pero nopeligrosas.

Se debe realizar el ajuste de los fusibles lo más cerca a la intensidad nominal de la carga. En caso que la cargasea de motores, se tendrá especial cuidado en que los fusibles puedan resistir la sobrecarga de arranque.Evidentemente, los fusibles se queman y hay que reemplazarlos en cada uno de sus disparos, cosa que nosuceden con los disyuntores que pueden ser repuestos en funcionamiento sin reemplazo de piezas. Lainstalación inicial de un equipo de fusibles es más económica que un disyuntor pero carece de la comodidadde éste para las sucesivas reposiciones.

Los fusibles deben ser capaces de soportar las corrientes de arranque de los motores, de tal forma de permitirun arranque satisfactorio del mismo. Los fusibles no deben disparar con la corriente de arranque. Por lo quepara una selección adecuada del fusible debemos comprobar que el tiempo de arranque del motor debe sermenor que el tiempo de fusión del fusible.

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Cómo seleccionar un fusibleUn fusible, se debe seleccionar en función de :

• La corriente nominal de la carga (In)• La tensión nominal de la carga (Vn)

Ejercicio

1.- Para un motor de 50 CV, IV polos, en 380V, que trabaja con un compresor, seleccionar el contactor yfusible adecuado, considerando que el tiempo de arranque de este motor es de 2 seg. y la corriente decortocircuito de 3000 A. Adicionalmente indicar los tiempos de fusión del fusible tanto para lacorriente de arranque como para la de cortocircuito. Respuesta: a) 3TB48 Siemens, b) 5SC2 21 Diazedretardado, c) taFIpm

= 5 seg y d) taFIcc= 0,015 seg.

7.2.7. Disyuntor termomagnético

El disyuntor termomagnético es también un elemento de proteccióncuya característica es la de realizar como equipo dos funciones, la deproteger contra sobrecarga y cortocircuito, consiste en un relé cuyodisparador se acciona en el momento que la intensidad alcanza un valordeterminado. Al igual que los relés térmicos suelen ser regulables, estospueden poseer una leva o dos de ajuste, ya que pueden ser ajustablestanto la parte térmica como la magnética o sólo la parte térmica y lamagnética fija.

Se instalan principalmente en instalaciones de consumo fijo y paracuando se pretende una desconexión sin retardo; en cambio lostérmicos son más apropiados para cargas variables y actúan con retardo,pudiendo salvar breves sobreintensidades.

Las principales características que proporciona el fabricante son:

• Frecuencia• Corriente nominal• Faja de ajuste del relé electromagnético• Capacidad de ruptura• Vida mecánica• Tipo de acabado

Cómo seleccionar un disyuntor termomagnético

Este dispositivo se debe seleccionar en función de.

• La In de la carga• La Vn de la carga


Ejercicio

1.- Para una compresora que tiene un motor acoplado de 30 CV, en 380V, 50Hz, sabiendo que el tiempode arranque es de 2.5 seg.; Seleccionar el contactor y el disyuntor termomagnético necesario para queel mismo opere adecuadamente a sus exigencias, la corriente de cortocircuito es de 2200A. Respuesta:a) 3TB48 Siemens, b) 3VE4 Siemens,con taDIpm

= 6 seg (parte térmica) y taDIcc= 0,02 seg, taDI=600A

=0,04 seg (parte magnética).

7.2.8 Relés de tiempo

Las operaciones básicas de estos relés de tiempo o temporizadores se restringena un proceso de conexión y desconexión con retardo.

ClasificaciónPor su construcción podemos distinguir los siguientes casos:

Fig. a) Fig. b) Fig. c) Fig. d)

a) Temporizador con retraso a la conexiónEste temporizador se caracteriza porque cuando recibe tensión su bobina, sus contactos permanecen en suestado de reposo y activa su reloj interno empezando la cuenta atrás y al terminar este tiempo cambia de estadosus contactos. Cuando se quita la tensión, sus contactos vuelven al estado inicial de reposo. Fig a)

b) Temporizador con retraso a la desconexión Este temporizador se caracteriza por el hecho de que cuando recibe tensión su bobina, cambia de estadoinstantáneamente sus contactos y el reloj se activa empezando la cuenta atrás, terminado la cuenta del reloj loscontactos retornan a su estado inicial. Todo vuelve a su estado inicial cuando se desenergiza la misma. Fig. b)

c) Temporizador de cortocircuitoEste temporizador se caracteriza por el hecho de que cuando recibe tensión, cambian de estadoinstantáneamente sus contactos pero el reloj (cuenta atrás) no se activa, puede permanecer en ese estado portiempo indefinido. Si quitamos la tensión, el reloj se activa, empieza la cuenta atrás, terminada la cuenta loscontactos cambian de estado retornando a su estado inicial. Fig. c)

d) Temporizador intermitenteEste tipo de temporizador se caracteriza por el siguiente hecho, posee dos escalas graduadas de ajuste, ambostiempos pueden ser ajustados en un mismo valor o no. Este temporizador cuando recibe tensión, cambiainstantáneamente sus contactos de estado y su primer reloj se activa, empezando la cuenta atrás, terminada lapausa su contacto cambia de estado nuevamente, en ese instante el segundo reloj se activa empieza la cuentaatrás, terminada la pausa cambia de estado nuevamente con lo que sus contactos retornan a su estado inicial,esta operación se repite una y otra vez hasta que éste quede desenergizado. Fig.d)

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Cómo seleccionar un relé de tiempo

Las características más importantes para seleccionar un relé de tiempo son:

• Tipo de corriente• Tensión nominal • Frecuencia• Franja de tiempos temporizables• Tipo de excitación

7.2.9 Válvulas

Válvula flotador• Función: Un sistema de flotador tiene como función regular el flujo del fluido refrigerante a través del

evaporador. La expansión y apertura del sistema resulta de una distribución del nivel del líquido. El niveldel líquido controlado está en baja presión. Encima del líquido, se tiene vapor cuya presión puedeperturbar el nivel del líquido. La parte superior está provisto de un tubo de equilibraje, que está unido ala salida del evaporador, el esquema siguiente muestra el principio de un sistema de flotador de bajapresión.

1. Flotador2. Nivel de líquido3. Aguja y asiento de la válvula4. Tubo de equilibraje5. Líquido alta presión6. Líquido baja presión

Funcionamiento y descripción: este sistema de flotador se utiliza en instalaciones con evaporadores inundados,sea por gravedad o sea por bomba. Su función es mantener más o menos constante el estado de llenado de lacapacidad de un separador de baja presión, vertical u horizontal. La siguiente figura representa el esquema deprincipio del sistema de alimentación por gravedad y por bomba.


Esquema de principio de un sistema de flotador de baja presión

1. Sistema de flotador de baja presión 2. Separador baja presión3. Evaporador4. Bomba de fluido refrigerante 5. Conducto de aspiración (hacia el compresor)

Cuando el nivel del líquido del separador desciende, es decir cuando una cierta fracción de líquido se haevaporado, el sistema de flotador abre; el sistema cierra cuando el nivel llega al nivel máximo admitido.

Las ventajas del sistema flotador baja presión, correctamente construido, son su rusticidad y robustez defuncionamiento.

Por el contrario, éste sistema de flotador de baja presión puede no ser perfectamente hermético, sobre todo siel circuito no ha sido bien limpiado en el momento de su puesta en servicio; en este caso, el nivel del líquidodel separador podría aumentar de manera excesiva. Para evitar este riesgo, resulta útil proteger el sistema deflotador mediante una válvula solenoide ubicada en la línea líquida de alta presión.

• Condiciones de empleo: las condiciones y límites de empleo del sistema de flotador de baja presión sonlas requeridas para la alimentación de evaporadores inundados. El sistema es útil cuando lascondiciones siguientes son satisfechas:

- Si el aceite es arrastrado hasta el separador, podría llegar a acumularse.- Convendrá evacuarlo regularmente.

• Utilización: La alimentación de evaporadores inundados mediante sistemas de flotador, está reservadoúnicamente a equipos industriales.

El sistema por gravedad permite asegurar un llenado correcto de uno o varios evaporadores en paralelo,cualesquiera sean las necesidades instantáneas de frío. Los sistemas de flotador que emplean bomba de circulación de refrigerante, son adoptados principalmente porun conjunto de recintos a la misma temperatura; el número de evaporadores alimentados a partir del mismoseparador puede ser grande.

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Esquemas de principio representando la alimentación de evaporadores inundados

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Válvula solenoide

La válvula solenoide tiene una bobina magnética que, al serenergizada, eleva un émbolo dentro de la bobina. Esta válvulapuede ser del tipo normalmente abierta (NA) o normalmentecerrada (NC).

Las válvulas solenoides son válvulas que se abren y cierran muyrápidamente con la energía eléctrica aplicada a la bobina. Sigalas instrucciones del fabricante en lo referente a la instalaciónde las válvulas solenoides.

La válvula solenoide se encarga de detener y reiniciar el flujo de fluido. Hay dos errores comunes durante lainstalación que pueden impedir que la válvula solenoidal funcione correctamente: la dirección en que se montala válvula y la posición en que la válvula se instala.

La válvula solenoide debe ser conectada al conducto de refrigerante de forma que éste no se fugue. Puederealizarse la unión mediante conexiones abocinadas, bridas o soldaduras. Generalmente se lo instala en la línealíquida antes del dispositivo de expansión. Trabaja con el presostato de baja presión para evitar que lleguelíquido al compresor cuando éste arranca.

Válvula de alivio

Las válvulas de alivio tienen el objetivo de liberar refrigerante de un sistema cuando la presión sube hasta unpunto predeterminado. Hay dos tipos diferentes de válvulas de alivio de refrigerante: las válvulas con muelle,que pueden volver a su posición de reposo, y las válvulas de un único uso, que no vuelven a cerrarse.

Las válvulas de alivio de tipo muelle, están normalmente hechas de latón, con un asiento de neopreno. Estaválvula se conecta de modo que se encuentre en el espacio de vapor del receptor. La válvula de alivio debe estaren el espacio de vapor, no en el espacio de líquido, para poder liberar presión. El objetivo consiste en dejar saliralgo de vapor, fig (a).

La válvula de alivio de un único uso, libera presión al alcanzarse una temperatura determinada. Estas válvulas,a veces denominadas tapones fusibles, están diseñadas con uno de los métodos siguientes: un empalme rellenocon una suelda de baja temperatura de fusión; un parche de cobre soldado sobre un agujero en el conducto decobre mediante una suelda de baja temperatura; o un empalme agujereado en un extremo, con una gota desuelda de baja temperatura sobre el agujero. En ocasiones, la temperatura de fusión está impresa sobre el propioaccesorio. La temperatura de fusión será muy baja, en torno a los 105ºC.


fig(a) fig(b)

Normalmente éste tipo de dispositivo nunca liberará la presión, a menos que se produzca un incendio. Amenudo puede encontrárselo en el lado de aspiración del sistema, cerca del compresor, para proteger al sistemay al público. Este mecanismo evitará que la carcasa del compresor experimente altas presiones y pueda rompersedurante un incendio, fig(b).

Válvula de expansión

El dispositivo de expansión es una de las líneas divisorias entre el lado de alta presión y el lado de baja presióndel sistema. Dicho dispositivo es el que se encarga de dosificar la cantidad correcta de refrigerante que va alevaporador. El dispositivo de expansión suele estar instalado en el conducto de líquido que hay entre el condensador y elevaporador. Este conducto de líquido puede estar caliente al tacto en un día caluroso y puede seguirsefácilmente hasta el dispositivo de expansión, en donde hay una caída de presión y su correspondiente bajadade temperatura. Esta caída de la temperatura es bastante espectacular y se puede detectar fácilmente. Estedispositivo puede estar caliente por un lado y congelado por el otro. Dado que algunos dispositivos deexpansión son válvulas y otros son dispositivos de diámetro fijo, este cambio puede tener lugar en un espaciomuy reducido; es decir, en menos de una pulgada en una válvula, aunque el cambio es más gradual en algunosdispositivos de diámetro fijo.Existen cinco tipos diferentes de dispositivos de expansión: (A) el flotador del lado de alta presión, (B) elflotador del lado de baja presión, (C) la válvula de expansión termostática, (D) la válvula de expansiónautomática y (E) de diámetro fijo, como el tubo capilar .

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(A) (B)

(C) (E)(D)

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7.2.10 Presostato

Introducción

Los presostatos se utilizan para sistemas industriales de regulación (control) y alarma de presión.Los presostatos son adecuados para situarlos en instalaciones con fluidos líquidos y gaseosos.

Estos presostatos están equipados con un interruptor unipolar de dos posiciones que funcionaindependientemente del ajuste de la unidad y de la presión que haya en el conector.

Ventajas

• Amplio rango de regulación• Se puede usar para bombas y compresores• De pequeñas dimensiones para ahorrar espacio y facilitar su instalación en tableros• Posibilidad de conexión desde la parte frontal de la unidad• Adecuado tanto para corriente alterna y continua.

Ajuste de rango

Rango de presión dentro del cual la unidad emitirá una señal (contacto del conmutador).

Diferencial

Es la diferencia entre la presión de apertura y cierre de contacto.El diferencial es indispensable para conseguir un funcionamiento automático estable del dispositivo.

Rearme automático

Las unidades que disponen de rearme automático vuelven a comenzar automáticamente tras una parada.

Presión máxima de funcionamiento

Presión constante o variación de presión más elevada permitida, a la que se puede exponer la unidad.

Ajuste

En los presostatos con rearme automático el ajuste se realiza de la siguiente manera:Se ajusta el límite máximo de presión en la escala de rango. Luego se procede al ajuste del limite de presión


mínimo en la escala diferencial (el limite máximo menos el diferencial).

Control de seguridad para la presión del aceite

El control de seguridad para presión del aceite se usa para asegurar que el compresor tenga la adecuada presiónde aceite mientras esté en funcionamiento. Este control se emplea en los compresores de mayor tamaño y tieneuna disposición de los sensores diferente a la de los controles de alta o baja presión. Los controles de alta y bajapresión son controles con un único diafragma o un único fuelle, porque comparan la presión atmosférica conlas presiones del interior del sistema. La presiónatmosférica puede considerarse constante paracualquier localidad concreta, porque no varíamás que en una pequeña cantidad.

El control de seguridad para la presión de aceitees un control de presión diferencial. Este controlmide en realidad una diferencia de presionespara determinar si está presente una presión deaceite positiva. La presión en el cárter delcigüeñal del compresor (ésta es la entrada deaspiración de la bomba de aceite) es la mismaque la presión de aspiración del compresor. Lapresión de aspiración variará entre el valor dedesconexión o de reposo y el valor de operación,por no mencionar el valor que se mediría encondiciones de baja carga.

La mayor parte de los compresores necesitan al menos 200 kPa de presión real de aceite para que se produzcauna lubricación adecuada. Esto significa que, independientemente del valor de la presión de aspiración, lapresión de aceite tiene que ser al menos 200 kPa mayor, porque la presión en la entrada de la bomba de aceitees igual a la presión de aspiración. Por ejemplo, si la presión de aspiración es de 500 kPa, la presión a la salidade la bomba de aceite debe ser de 700 kPa para que los cojinetes tengan una presión neta de aceite de 200 kPa.Esta diferencia entre la presión de aspiración y la presión a la salida de la bomba de aceite se denomina presiónneta de aceite.

Puesto que el control necesita un diferencial de presión para permitir que se entregue potencia al compresor,deberá disponer de algún modo de permitir que el compresor arranque. No existe diferencial de presión hastaque el compresor comience a funcionar, porque la bomba de aceite está conectada al cigüeñal del compresor.El control incorpora un retardo temporal para permitir que el compresor arranque y evitar cortes innecesarioscuando se produzcan variaciones de corta duración en la presión de aceite. Este retardo temporal es de unos 90segundos y se implementa mediante un circuito calefactor y un dispositivo bimetal o electrónicamente.

*Es necesario consultar las instrucciones del fabricante al trabajar con compresores que dispongan de un controlde seguridad para el aceite.*

7.2.11 Termostato

Introducción Los termostatos se utilizan para sistemas industriales de regulación (control) y alarma de temperatura.

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Son una especie de disyuntores eléctricos termo accionados equipados con un interruptor unipolar.

Ventaja

• Amplio rango de regulación• De pequeñas dimensiones• Posibilidad de conexión desde la parte frontal de la

unidad• Adecuado tanto para corriente alterna y continua• Conexión eléctrica frontal de la unidad

Diferencial

Diferencia entre las temperaturas de apertura y cierre delcontacto. El diferencial es imprescindible para elfuncionamiento automático del equipo.

Diseño y función

El sistema de contacto de los termostatos tiene una función dedesconexión rápida.Esto significa que el fuelle se activa únicamente cuando se alcanza el valor de conexión o desconexión.

Ajuste

Ajuste de los termostatos con retorno automático.Se ajusta el límite máximo de temperatura en la escala de rango. Luego se ajusta el diferencial en la escala DIFF.El ajuste de temperatura en la escala de rango es también la temperatura a la que los contactos se vuelven aconmutar cuando la temperatura se eleva.Los contactos se conmutan cuando la temperatura desciende hasta un valor menor, por la escala diferencial.

7.2.12 Controladores electrónicos de temperatura

Es un display o microcontrolador de temperatura,son adecuados para equipos frigoríficos, controlandolos ciclos de funcionamiento de refrigeración,solenoide, compresor, el funcionamiento de losventiladores del evaporador y ciclos de deshielomediante resistencia o por inversión del ciclo de gas.

Funcionamiento, la señal proveniente de un sensor detemperatura ubicado en el ambiente, donde éstavariable va a ser controlada, es comparado con otrogenerado internamente cuando se ajusta el valordeseado en la escala del equipo. La diferencia entreesas dos señales es amplificada y actúa en el circuitode salida del controlador. De esta forma, el circuito deenfriamiento (o calentamiento) del usuario seráconectado y desconectado de tal forma de anular taldiferencia, igualando así a la temperatura dereferencia con la real.


De este modo, el controlador conecta o desconecta la salida, en la cual el relé de salida permanece energizadomientras la temperatura medida sea menor que la seleccionada y desenergizado en caso contrario.

En su catálogo, indica su instalación, programación, advertencias, mantenimiento, etc.

7.2.13 Relé de falta de faseLos relés de falta de fase fueron desarrollados para laprotección de equipos eléctricos trifásicos, lo que implica queestos no pueden trabajar cuando falta una fase a laalimentación.Tienen tamaño compacto y pueden ser acomodados enpequeños espacios. Montados en caja plástica y presentan altaresistencia a choques, vibraciones, además de poseer unsistema de fijación sencillo para riel, o para tornillos.

Funcionamiento

Alimentando el equipo con las tres fases R, S y T, el relé desalida conmuta sus contactos para la posición de trabajo. Sifalta cualquiera de las tres fases en la alimentación delequipo, los contactos del relé vuelven para la posición dereposo, con un retardo fijo de acuerdo con el modeloseleccionado. En el modelo MPF-1 el retardo del relé se dacon un atraso fijo de 3 segundos aproximadamente. En los

modelos MPS-16 y MPS-79 este atraso es determinado por el cliente, de acuerdo a la tabla contenida en el ítemde datos técnicos.

La alimentación trifásica del equipo es internamente rectificada y filtrada estableciendo, de esta forma, un valorde voltaje que está en función de la red del usuario, la cual llamaremos VT. Existe en la cara frontal del equipoun ajuste de sensibilidad, que determina el valor de voltaje que será la referencia para compararlo con el valorde VT. A este voltaje denominaremos VR. Cuando VT fuera menor que VR, el relé de salida estará desenergizadoy por tanto, sus contactos estarán en la posición de reposo.

7.2.14 Controlador analógico programable (PLC’s)

Definición.-Un autómata programable (AP), es una máquina electrónica programable diseñada para ser utilizada en unentorno industrial (hostil),que utiliza una memoria programable para el almacenamiento interno deinstrucciones orientadas al usuario, para implantar soluciones específicas tales como funciones lógicas,secuencias, temporizaciones, recuentos y funciones aritméticas, con el fin de controlar mediante entradas ysalidas, digitales y analógicas diversos tipos de máquinas o procesos.

AP = PLC

Autómata programable = Programmable Logic Controller¿Por Qué Surgen los Autómatas?

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Justificación.-Los APs, surgen hacia 1969 como respuesta al deseo de la industria del automóvil, de contar con cadenas deproducción automatizadas que pudieran seguir la evolución de las técnicas de producción y permitieran reducirel tiempo de entrada en producción de nuevos modelos de vehículos. La siguiente gráfica nos muestra el preciovs. la funcionalidad entre controladores eléctricos y programables.

Arquitectura general del PLC.-

V I I . AUTOMATIZACIÓN E INSTALACIONES CON AMONIACO

- El puerto de comunicación.- Va conectado a la computadora para la transmisión del programa.- Tapa inferior.- Son las borneras que pertenecen a las entradas y también a la alimentación de los sensores.

Entradas.- Son aquellos elementos tales como sensores, fines de carrera, presostatos, termostatos y todosaquellos componentes que puedan entregar una señal externa al PLC.

- Tapa superior.- Son las borneras que pertenecen a las salidas y también a la alimentación del PLC.Salidas.- Son señales que salen del PLC para poder activar elementos como ser: solenoides, bobinas decontactores, pilotos de señalización, etc.

- Tapa frontal.- Donde se encuentra el módulo de expansión en caso de añadir entradas y salidas.

- LEDs de estado.- Son muestras de señalización donde nos indica el estado del PLC (corriendo o parado).

¿Cómo trabaja un PLC?

La siguiente figura muestra los componentes básicos de un sistema PLC, incluyendo una CPU S7-200, un PC,el software de programación y un cable de comunicación.

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7.3 CIRCUITOS DE CONTROL Y MANDO

7.3.1 Contactor - pulsador - piloto de señalización

7.3.2 Temporizador

VI I . AUTOMATIZACIÓN E INSTALACIONES CON AMONIACO

F F

7.3.3 Relé térmico - fusible

7.3.4 Inversión de giro de un motor

100



101


7.3.5 Arranque de motores

7.3.6 Presostato - Termostato - Conmutador

VI I . AUTOMATIZACIÓN E INSTALACIONES CON AMONIACO

X

RT

T

7.3.7 Circuito de control de una cámara frigorífica

102



RT = Contacto auxiliar relé térmicoRFF = Contacto auxiliar del relé de falta de faseC = Bobina del contactor del compresorVe = Bobina del contactor de los ventiladores

del evaporadorR = Bobina del contactor de las resistencias

(deshielo)Co = Bobina del contactor de los ventiladores

del condensador AXI = Relé auxiliarS = Bobina de la válvula solenoide (línea

líquida)

103


7.3.

8 Ci

rcui

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V I I . AUTOMATIZACIÓN E INSTALACIONES CON AMONIACO

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Vál

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105



7.3.10 Circuito de control (real) de una instalación industrial con NH3

A2(KC)

106



7.3.

11 C

ircui

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on N

H 3

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BIBLIOGRAFÍA

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refrigeracion industrial con nh3.pdf

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