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PRINCIPIOS DE REFRIGERACIÓN
TABLA DE CONTENIDO Pág 1.CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINÁMICA
6
1.1 PRESIÓN
6
1.2 TEMPERATURA
6
1.3 CALOR
7
1.4 ENTALPIA
7
1.5 ESTADOS DE LA MATERIA
8
1.6 TEMPERATURA DE SATURACIÓN
8
1.7 RELACIÓN PRESIÓN – TEMPERATURA
8
2. REFRIGERACIÓN
8
2.1 CARGA DE REFRIGERACIÓN
8
2.2 AGENTE REFRIGERANTE
9
2.3 SISTEMAS INDIRECTOS DE REFRIGERACIÓN
10
2.4 CAPACIDAD DEL SISTEMA
10
2.5 CAPACIDAD DEL COMPRESOR
10
2.6 CICLO IDEAL DE REFRIGERACIÓN
11
2.7 DIAGRAMA PRESIÓN – ENTALPIA
12
3. CICLO REAL DE REFRIGERACIÓN
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3.1 EXPANCIÓN SECA
14
3.2 INUNDADO
15
3.3 RECIRCULADO
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4. EQUIPOS DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
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4.1 RECIBIDOR DE LIQUIDO
17
4.2 EVAPORADORES
17
4.2.1 TIPOS DE CONSTRUCCIÓN
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4.3 COMPRESORES
19
4.4 SEPARADORES DE ACEITE
19
4.5 CONDENSADORES
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4.6 TRAMPA DE SUCCIÓN
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4.7 INTERCOOLER
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5. ARRANQUE INICIAL DE SISTEMAS
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5.1 VACIO DEL SISTEMA
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6. ACEITE EN LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN
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6.1 PROPIEDADES
23
6.2 MANEJO
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6.3 CIRCULACIÓN DE ACEITE
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6.4 DRENAJE O PURGA
25
7. MANTENIMIENTO PREVENTIVO
25
7.1 RECOMENDACIONES BÁSICAS DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
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8. CARACTERÍSTICAS DEL AMONIACO
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9. PRACTICAS ELEMENTALES DE SEGURIDAD
28
9.1 CAUSAS Y PREVENCIÓN DE EXPLOSIÓN CON AMONIACO
29
10. PRACTICAS DE SEGURIDAD
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11. MEDICAMENTOS NECESARIOS EN PRIMEROS AUXILIOS
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LISTA DE FIGURAS
Pág Figura 1. Diagrama de Flujo de un ciclo de refrigeración simple.
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Figura 2. Diagrama de Molliere (presión – entalpía).
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Figura 3. Evaporador de Expansión Seca.
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Figura 4. Evaporador Inundado.
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Figura 5. Diagrama de flujo de un ciclo de refrigeración recirculado
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1. CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINÁMICA
1.1 PRESION Es la fuerza ejercida por unidad de área. Puede describirse como la medida de la intensidad de una fuerza en un punto cualquiera sobre la superficie de contacto, las unidades que más se manejan son PSI (lbs/pul ), Kg/cm o Mpa.
1.2 TEMPERATURA Es una propiedad de la materia. Es una medida del nivel de la presión térmica de un cuerpo. Una alta temperatura (cuerpo caliente) indica una alta presión térmica, si el cuerpo esta frío indica una baja presión térmica. La temperatura es una función de la energía cinética interna del cuerpo es decir, de su velocidad interna molecular. Las escalas de temperatura más usadas son la Celsius (ºC) y la Fahrenheit (ºF), llamadas escalas relativas por que toman como referencia el punto de congelación y de ebullición del agua a presión atmosférica. La relación entre las dos escalas es:
ºF = 9/5ºC +32
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1.3 CALOR Es una forma de energía. Termodinámicamente se define calor como la energía en tránsito de un cuerpo a otro, como resultado de la diferencia de temperatura entre los dos cuerpos. El calor se mide en las siguientes unidades: -
Kilocaloría (Kcal): cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo de agua en un (1ºC) grado centígrado.
-
BTU: cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de una libra de agua en un (1ºF) grado Farenheit.
El calor se trasmite por: -
Conducción: cuando el calor fluye por contacto físico directo.
-
Convección: cuando el calor se desplaza por medio de corrientes establecidas de un medio que fluye, ejemplo: aire caliente.
-
Radiación: cuando la energía se trasmite por medio de ondas sin la intervención directa de la materia.
1.4 ENTALPIA Es una propiedad calculable de la materia y se define como la cantidad de calor que posee un cuerpo. Se expresa como entalpía total o como entalpía por unidad de masa.
1.5 ESTADOS DE LA MATERIA La materia puede existir en tres diferentes fases de estado: sólido, líquido o gaseoso o bajo ciertas condiciones de presión y temperatura pueden coexistir en cualquiera de los tres estados, es decir que al quitar o agregar energía puede lograrse el cambio de estado físico del material.
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1.6 TEMPERATURA DE SATURACIÓN Se define como la temperatura a la cual un líquido pasa de la fase líquida a la fase de vapor o viceversa a una presión dada. -
Líquido Saturado: Es aquel que se encuentra a una temperatura de saturación.
-
Líquido
Subenfriado:
cuando
se
encuentra
en
condiciones
inferiores a la temperatura de saturación. -
Vapor Saturado: Es aquel que se encuentra a una temperatura de saturación.
-
Vapor Sobrecalentado: Es cuando un vapor se encuentra por encima de su temperatura de saturación.
1.7 RELACION PRESION - TEMPERATURA La temperatura de saturación de un fluido depende de la presión del fluido. Al aumentar la presión aumenta la temperatura de saturación y si disminuye la presión baja la temperatura de saturación.
2. REFRIGERACIÓN
En general se define refrigeración como cualquier proceso encaminado a reducir o mantener la temperatura de un cuerpo. Esto se logra extrayendo calor del cuerpo a refrigerar y trasfiriéndolo a otro cuerpo cuya temperatura es inferior a la del cuerpo refrigerado.
2.1 CARGA DE REFRIGERACIÓN Es la velocidad a la cual deba ser eliminado el calor de un espacio o un cuerpo a fin de lograr y /o mantener una temperatura deseada. PAG. 8 DE 33
La capacidad de un equipo de refrigeración es la suma de: El calor proveniente del calor trasmitido por conducción a través de paredes aisladas. El calor proveniente del aire caliente que entra por las puertas que se abren y cierran. El calor proveniente del producto refrigerado para disminuir su temperatura a la temperatura de almacenamiento. El calor cedido por: personal que trabaja en el espacio, motores, alumbrado y otros equipos que funcionan en el espacio refrigerado y que producen calor.
2.2 AGENTE REFRIGERANTE En cualquier proceso de refrigeración, es la sustancia empleada para absorber el calor. Siempre la temperatura del refrigerante debe mantenerse por debajo de la temperatura del material o del espacio que va a ser refrigerado. Los sistemas de refrigeración aprovechan las propiedades físicas de los agentes refrigerantes, ya que tienen la capacidad de absorber grandes cantidades de calor a medida que se produce su evaporación, trasportar el calor y cederlo a un medio condensante, volviéndose líquido nuevamente quedando
listo para
ser utilizado. Adicionalmente, el
refrigerante puede ser almacenado en cilindros a temperatura ambiente. Cuando se controla la velocidad de evaporación del refrigerante, se controla la velocidad de refrigeración.
Entre los refrigerantes más conocidos están los fluorocarbonados o comercialmente llamados freones R-11, R-12, R-22, R-502, R-134 Y R-404 y el amoniaco. Los refrigerantes R-11, R-12 y R-22 están en vía de extinción por el daño que causan a la capa de ozono; por esto se han desarrollado el R-502, R-134 y R-404.
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2.3 SISTEMAS INDIRECTOS DE REFRIGERACIÓN El sistema de refrigeración directo es aquel que utiliza el refrigerante en contacto directo con el espacio o material a refrigerar. En el sistema indirecto, el refrigerante enfría en un primer paso un refrigerante secundario y este posteriormente enfría el espacio o producto a refrigerar. Lo anterior se hace por economía (grandes tramos de tubería para llevar el refrigerante resulta costoso), por especificaciones técnicas para impedir posibles contaminaciones principalmente en la industria alimenticia. Se usan como refrigerantes secundarios el agua, cloruro de calcio y salmueras de cloruro de sodio, metanol, glicoles de etileno y propileno.
2.4 CAPACIDAD DEL SISTEMA Es la velocidad a la que se puede efectuar la eliminación de calor en el espacio o material refrigerado. Se expresa en BTU/hr o en términos equivalentes a la fusión del hielo, ya que antiguamente se utilizaba el hielo como medio de enfriamiento. Por lo tanto un sistema de refrigeración con capacidad de una tonelada de refrigeración tiene el equivalente a la fusión de 1 tonelada de hielo en un periodo de 24 horas, esto también es equivalente a 12.000BTU/hr o en el sistema métrico equivalentes a 3.517kJ/sg o Kw.
2.5 CAPACIDAD DEL COMPRESOR En un sistema de refrigeración equilibrado, el compresor debe tener la capacidad para desplazar en un tiempo dado la misma cantidad de gas generado en el evaporador en el mismo intervalo de tiempo.
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2.6 CICLO IDEAL DE REFRIGERACIÓN A medida que el refrigerante circula a través del sistema de refrigeración sufre cambios en su estado. El refrigerante partiendo de una condición inicial, pasa a través de unos procesos (Figura 1) en una secuencia definida y vuelve a su condición inicial. Esta serie de procesos se llama ciclo. El ciclo de refrigeración simple consta de cuatro procesos fundamentales: (1) Expansión, (2) Evaporación, (3) Compresión y (4) Condensación.
Figura 1.Diagrama de Flujo de un Sistema Simple de Compresión de Vapor, mostrando las partes principales.
El proceso de refrigeración considerando inicia con el líquido refrigerante almacenado a alta temperatura y alta presión en una tanque deposito, llamado Tanque de alta (6). Este fluye a través de un tubo o línea de líquido (7), atraviesa un control de flujo de refrigerante (8) donde su presión se va disminuyendo hasta alcanzar la presión del gas evaporado dentro del evaporador (1). Mientras el refrigerante líquido fluye a través del evaporador, absorbe calor desde los alrededores y se va convirtiendo en gas sobrecalentado. Por la acción del compresor, el gas resultante de la evaporación fluye desde el evaporador, por el tubo de succión (2) hasta la entrada del compresor (3).
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En el compresor, el refrigerante gaseoso es comprimido incrementándose su presión y temperatura, posteriormente fluye hacia el condensador (5) donde cede calor hacia el aire impulsado por un ventilador o hacia el agua de las duchas del condensador, la temperatura del refrigerante se reduce hasta alcanzar la temperatura de saturación trasformándose en líquido y pasa hasta el tanque de almacenamiento (6) quedando listo para iniciar el ciclo.
2.7 DIAGRAMA PRESION - ENTALPIA La representación gráfica del ciclo de refrigeración permite observar simultáneamente todas las consideraciones deseadas en los diferentes cambios de estado del refrigerante. El ciclo de mayor uso en la refrigeración es el de presión – entalpía (Figura 2). En un ciclo ideal el refrigerante no cambia su estado mientras fluye por tuberías.
Figura 2. Diagrama de MOLLIERE (presión - entalpía)
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Expansión: proceso que ocurre entre 1 y 2. Mediante la expansión, se reduce la presión del refrigerante líquido desde la presión de condensación hasta la presión del evaporación a medida que el líquido refrigerante fluye a través de una válvula de control. Por esta reducción de presión, el refrigerante líquido cambia de estado y comienza a evaporarse disminuyendo su temperatura desde la de condensación hasta la temperatura de evaporación.
Evaporación: Cuando el refrigerante se encuentra a baja presión y baja temperatura absorbe calor del medio o del producto y se evapora convirtiéndose en gas saturado, lo cual produce el efecto refrigerante entre 2 y 3.
Compresión: Se realiza entre los puntos 3 - 4 y es el producto del trabajo realizado por el compresor. La presión del refrigerante se eleva al igual que su temperatura por la compresión del compresor.
Condensación: En esta etapa al gas refrigerante sobrecalentado se le retira el calor ganado en la compresión y el calor absorbido en la evaporación. El rechazo del calor se realiza por medio del aire impulsado por los ventiladores y/o por el agua fría de las duchas del condensador. El gas refrigerante a la salida del condensador alcanza su condición de líquido saturado (1 – 4).
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3- CICLO REAL DE REFRIGERACIÓN
Es similar a un ciclo ideal, el cual hace ciertas consideraciones que el ciclo real no puede cumplir. Por ejemplo, el ciclo ideal no considera las caídas de presión por efecto de la fricción cuando el refrigerante circula por tuberías y/o componentes del sistema: serpentín del condensador o del evaporador; no considera subenfriamientos ni sobrecalentamientos del líquido o la eficiencia de los equipos mismos del sistema. Se han desarrollado tres tipos de sistemas de refrigeración, dependiendo del proceso de enfriamiento a utilizar:
3.1 EXPANSION SECA Son eficientes para temperaturas de evaporación superiores a 0ºC (32ºF). Son sistemas altamente equilibrados entre el calor a rechazar y la eficiencia misma del sistema. El refrigerante líquido antes de entrar al evaporador pasa a través de una válvula de expansión que provoca la caída de presión, además, es la encargada de suministrar la cantidad exacta de refrigerante líquido que se trasforma en el evaporador en gas seco o sobrecalentado (Figura 3).
Figura 3. Evaporador de Expansión Seca
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En caso de no cumplirse con el equilibrio, puede haber poco refrigerante evaporado y ser deficiente la refrigeración o caso contrario permitir el paso de mucho refrigerante y provocar que no todo el refrigerante se evapore pasando refrigerante líquido al compresor causando daños al equipo.
3.2 INUNDADO Se utilizan en sistemas de alta y baja temperatura, en donde se busca una alta eficiencia en el evaporador, por lo que se debe garantizar que el evaporador este siempre inundado de refrigerante líquido. De esta manera se mejora el coeficiente de trasferencia de calor y además se disminuye el riesgo de retornos de refrigerante líquido al compresor (Figura 4).
Figura 4. Evaporador Inundado
El evaporador inundado se logra instalando un tanque recibidor encargado de mantener un nivel de refrigerante líquido que esté continuamente alimentando al evaporador. A este tanque se conecta la línea de suministro de refrigerante
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líquido a baja temperatura (ya expandido) y su paso es controlado por un sensor de nivel. El compresor solo succiona el refrigerante que se esta evaporando en este tanque. Este sistema se usa para congelación de productos, bancos de hielo y fábricas de hielo
3.3 RECIRCULADO Por las dimensiones de la instalación, el recorrido de las tuberías y la temperatura de evaporación, es uno de los sistemas más eficientes (Figura 5). Puede ser utilizado en sistemas de alta y baja temperatura. Se cuenta con bombas de líquido que descargan en el evaporador una cantidad de refrigerante líquido 3 o 4 veces mayor que la cantidad que se va a evaporar en el serpentín del evaporador.
Figura 5. Recirculado
De acuerdo a la temperatura de succión en el compresor, los sistemas de refrigeración pueden dividirse en:
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-
De una etapa de compresión, si la relación de compresión requerida es de 8 a 1 para el caso del amoniaco. No es eficiente utilizarlos para sistemas de baja temperatura.
-
De dos etapas de compresión para relaciones de compresión mayores. El gas refrigerante proveniente de los evaporadores se comprime en una primera etapa por un compresor de baja o “booster” posteriormente el gas recalentado es trasformado en gas saturado mediante un intercambiador de calor o intercooler, para finalmente comprimir este gas saturado en una segunda etapa por un compresor llamado de alta, hasta alcanzar la presión de condensación. Este tipo de sistemas se utiliza para bajas temperaturas en la congelación de productos.
4- EQUIPOS DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
4.1 RECIBIDOR DE LIQUIDO También se le conoce como tanque de alta. Aquí el refrigerante líquido recién condensado se almacena provisionalmente a alta presión y alta temperatura. Su capacidad debe ser tal que almacene la totalidad del refrigerante utilizado en el evaporador, esto principalmente para cubrir las necesidades de almacenamiento que se presentan en las labores de mantenimiento. La salida del refrigerante hacia el sistema ocurre por la parte inferior del tanque o por un tubo que llega hasta el fondo de este y se hace con el fin de asegurar el suministro continuo de refrigerante líquido y no de gas.
4.2 EVAPORADORES. Es el lugar donde se lleva a cabo el efecto de refrigeración, por la evaporación del refrigerante a una presión y temperatura baja. Debido a las muchas y diversas aplicaciones de la refrigeración, los evaporadores se fabrican en una PAG. 17 DE 33
gran variedad de tipos, formas, tamaños y diseños. Se pueden clasificar de diferentes maneras tales como: tipo de construcción, método de alimentación de refrigerante, condiciones de operación, método de circulación de aire o líquido, tipo de control de refrigerante y por sus aplicaciones.
4.2.1 TIPOS DE CONSTRUCCIÓN De tubo descubierto. Se utiliza en cuartos de almacenamiento, son serpentines de gran tamaño suspendidos en el techo, en donde se requiere circular grandes cantidades de aire a velocidad baja. También se usa con ventiladores centrífugos que hacen circular aire a alta velocidad. De superficie de placa. Algunos son construidos con dos placas planas de metal realzadas y soldadas una con otra de tal modo que pueda fluir refrigerante entre las dos placas. Otro tipo de evaporador tipo placa consiste en una tubería doblada e instalada entre dos placas metálicas, las cuales están soldadas por sus orillas. Para mejorar el contacto entre las placas soldadas y la tubería que conduce el refrigerante, el espacio entre placas se llena con una solución eutéctica o se hace vacío entre ellas de tal manera que la presión atmosférica garantice el contacto entre la placa y la tubería. Aleteados. Son serpentines de tubo descubierto sobre los cuales se colocan placas metálicas o aletas. Las aletas sirven como superficie adicional que absorbe calor y tiene como función aumentar la superficie externa del evaporador, mejorando su eficiencia. El espaciado entre aleta varía dependiendo de la temperatura de operación del serpentín, evaporadores
para
baja
temperatura
deben
tener
un
mayor
espaciamiento a fin de minimizar el taponamiento del serpentín por escarchado. Temperaturas altas no provocan escarcha y por tanto el número de aletas por pulgada puede ser mayor.
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4.3 COMPRESORES Es el equipo encargado de succionar el gas evaporado en el evaporador y comprimirlo aumentando su temperatura utilizando la energía suministrada por un motor. Los compresores de acuerdo al sistema empleado para comprimir el refrigerante pueden ser reciprocantes (de pistón) o rotatorios helicoidales (tornillo).
4.4 SEPARADORES DE ACEITE Los
compresores
para
su
operación
necesitan
aceite,
este
aceite
eventualmente viaja al sistema, causando disminución de la eficiencia del sistema de refrigeración. Para disminuir la cantidad de aceite que va hacia el sistema, se recomienda el uso de un separador de aceite que se instala inmediatamente después del compresor, en la línea de descarga, antes del condensador.
4.5 CONDENSADORES Al igual que el evaporador es una superficie de trasferencia de calor. El calor del refrigerante es rechazado por las paredes del condensador para su condensación. Como resultado de esto, la temperatura del refrigerante se reduce hasta la temperatura de saturación y el refrigerante se vuelve líquido. Los condensadores son de tres tipos: Enfriados por aire Enfriados por agua.| Evaporativos que usan aire y agua.
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4.6 TRAMPA DE SUCCIÓN Son tanques acumuladores que sirven para proteger al compresor. El gas refrigerante es succionado desde el evaporador por el compresor. Este gas debe ser saturado seco o sobrecalentado pero hay ocasiones en donde se mezcla con gotas de líquido; estas gotas son succionadas por el compresor llegando a una cantidad tal que hay refrigerante líquido en el compresor. El refrigerante líquido mezclado con el aceite, hace que el aceite se espume (emulsione) y pierda sus propiedades lubricantes; los retornos de líquido en un sistema de refrigeración con compresor reciprocante, causa grandes daños en el compresor, incluso puede llegar hasta su rotura debido a que los líquidos son incomprensibles. En las unidades tornillo, los daños ocasionados son debidos a fallas en la lubricación del compresor. Para evitar los retornos de líquido, se instala un tanque acumulador de gotas de refrigerante en la succión del compresor, llamado trampa de succión, en este tanque se reduce la velocidad del refrigerante y se precipitan hacia el fondo las gotas del refrigerante líquido por gravedad, impidiéndose que fluyan con el gas.
4.7 INTERCOOLER Son tanques en donde el refrigerante líquido a baja temperatura es subenfriado, antes que entre al evaporador. Se utiliza en sistemas de baja temperatura para congelamiento de producto.
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5. ARRANQUE INICIAL DE SISTEMAS Los sistemas de refrigeración no pueden operar a su máxima eficiencia si no se encuentran libres de suciedad, gases no condensables y humedad. La contaminación es uno de los problemas mas graves. Los efectos que produce la contaminación en los sistemas son:
Obstruye los filtros y no permiten el flujo de refrigerante. Mayor
desgaste
de
pistones
y
camisas
en
compresores
reciprocantes. Se reduce la transferencia de calor en los evaporadores. Causa caídas de presión excesivas, incrementando el consumo de energía. Provoca mal cierre de las válvulas de paso y daño en sus asientos. Reduce la vida útil de los rodamientos de los compresores. Se acumula en los orificios de las válvulas de control causando mala operación. Reduce la calidad del aceite lubricante.
Para evitar lo anterior se debe cuidar que:
-
Las tuberías de acero usadas en la instalación del sistema estén libres de óxido, escamas, costras y barnices.
-
Usar la cantidad correcta de teflón en las conexiones roscadas.
-
Realizar un barrido con nitrógeno para sacar incrustaciones, polvo etc. a las tuberías y tanques instalados.
-
Antes de cargar refrigerante hacer vacío al sistema.
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5.1. VACÍO DEL SISTEMA Después que la instalación de las tuberías haya concluido y este probada la hermeticidad del sistema (cero fugas), el aire y la humedad deben ser removidos antes de poner en operación el sistema, con el fin de evitar que:
-
La humedad reaccione con el aceite de lubricación y forme un barro, que obstruya los canales de lubricación del compresor, controles, etc.
-
El aire y los gases no condensables se alojen en el condensador y disminuyan el espacio para el refrigerante condensado, esto causa presiones de condensación altas y por tanto mayor consumo de energía. Por cada incremento de 2 PSI en la presión de descarga, hay un incremento del 1% en la energía consumida.
Un vacío adecuado del sistema de refrigeración se logra por medio de una bomba y se debe constatar que el vacío se realice tanto en el lado de baja como en el de alta del sistema, es decir el sistema sea evacuado totalmente y quede libre de oxígeno, aire y humedad.
6. ACEITE EN LOS SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN Todos los equipos de compresión mecánica necesitan lubricar sus partes móviles, con el fin de reducir la fricción, minimizar desgastes y disminuir consumos de energía. Adicionalmente, el aceite en los compresores de tipo abierto se usa para mantener humedecidos los sellos mecánicos y asegurar un sello hermético en el equipo. En los compresores tipo tornillo, además de lubricar y sellar, el aceite lubricante es inyectado en los rotores para absorber el calor de compresión, por tanto actúa como refrigerante. El calor absorbido por el aceite posteriormente es rechazado en un intercambiador de calor con agua o usando el mismo refrigerante (compresores con inyección de líquido).
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6.1. PROPIEDADES Los aceites para refrigeración tienen características comunes a otros aceites lubricantes industriales. Sin embargo, el utilizado en refrigeración tiene ciertas propiedades que lo hacen adecuado para este uso, estas son:
Viscosidad: debe ser mantenida bajo condiciones variables, es decir, se requiere que el aceite tenga fluidez a temperaturas bajas y no sea muy delgado a temperaturas altas. Estabilidad: Debe resistir periodos de servicios prolongados para minimizar actividades de mantenimiento. No se debe carbonizar fácilmente cuando trabaja a altas temperaturas (en la descarga de los compresores o en el calentador de aceite). Corrosividad: Mínima reacción químicas con metales, sellos y plásticos. El aceite puede volverse corrosivo al tener presencia de humedad. Bajo punto de fluidez: Escurrir libremente a bajas temperaturas de – 100°F. En los sistemas de baja temperatura, el aceite se almacena en la parte inferior de los evaporadores, así facilita su purga del sistema. Compatibilidad con el refrigerante. El aceite deberá mezclarse con los refrigerantes y conservarse químicamente inerte. También deberá tener la propiedad de separarse del refrigerante. Ser totalmente libres de ceras, especialmente para sistema que utilicen amoniaco. Estos provocan taponamiento de ductos.
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6.2 MANEJO El manejo adecuado de los aceites es frecuentemente subestimado, se debe tener cuidado principalmente de no contaminar el aceite con materias extrañas y evitar la humedad. A continuación se listan algunas reglas básicas a seguir:
Exponer el aceite al medio ambiente el mínimo tiempo posible. El cargue de aceite debe ser lo más limpio posible, los elementos con que se abre el envase, los utilizados para vaciar el aceite, manguera y acople que se utilicen deben ser totalmente limpios. Mantener el envase del aceite bien tapado para prevenir contaminación con aire y/o humedad. Evitar vaciar el aceite de un envase a otro exponiéndolo a corrientes de aire (humedad)
6.3 CIRCULACION DEL ACEITE Los compresores, al momento de comprimir el gas hacia la descarga del sistema, también bombearán una cierta cantidad de aceite. En la línea de descarga y cerca al compresor se debe instalar un separador de aceite para que este sea separado del gas de descarga y retornado al carter del compresor. El retorno de aceite es un requerimiento necesario para una operación adecuada en cualquier sistema de refrigeración. Una pequeña cantidad normalmente circula con el refrigerante hacía el sistema. Esto generalmente es deseable, ya que ayuda a lubricar las válvulas de control del sistema. Si el aceite entra al condensador y evaporador - lugares donde se realiza intercambio de calor - este recubrirá las superficies con una película, la cual actúa como aislante y reduce la eficiencia de transferencia de calor de estos equipos.
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6.4 DRENAJE O PURGA Debido a que el aceite es más denso que el amoníaco, éste tiende a asentarse en los puntos más bajos del sistema. Esta característica hace que el aceite sea fácil de drenar del condensador, recibidor o evaporador en forma periódica, esto dependen básicamente del tamaño del sistema y de la cantidad de aceite que se consume.
Cada planta debe tener un plan de mantenimiento preventivo el cual debe ser realizado por personal debidamente entrenado y capacitado.
7. MANTENIMIENTO PREVENTIVO
Son las acciones encaminadas a preservar la vida útil de los equipos con el fin de lograr un óptimo rendimiento que eleven la producción; para esto es importante:
-
Seguir las instrucciones del fabricante de los equipos
-
Verificar diariamente los niveles de aceite con que operan
-
Verificar el correcto funcionamiento de los sistema de enfriamiento de los equipos.
Para otras actividades se debe programar rutinas de mantenimiento que involucren cambios y/o limpieza de filtros, tensionamiento de las correas, revisión de controles etc.
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7.1. RECOMENDACIONES BÁSICAS DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO Llevar la información referente a los datos de presión, temperatura y otros datos pertinentes al funcionamiento de los compresores y otros equipos existentes en la sala de máquinas. Elaborar planillas de control para ser llenos cada determinado tiempo.
Los datos que se recomienda consignar en estas planillas son: Presión -
Presión de descarga.
-
Presión de succión.
-
Presión de aceite del compresor. Especificar si es presión directa o presión diferencial.
-
Presión en la bomba de líquido para los sistemas recirculados. Temperatura
-
Temperatura del agua de refrigeración en las camisas del compresor reciprocantes.
-
Temperatura del colector de refrigerante líquido o tanque de baja.
-
Temperatura de aceite.
-
Temperatura de entrada y salida del agua en los condensadores casco y tubo.
-
Temperatura de succión y descarga del compresor.
-
Temperatura de recirculación de líquido.
-
Temperatura de las cámaras de conservación.
-
Temperatura exterior (bulbo seco y bulbo húmedo). Otros
-
Horas de operación de cada compresor
-
Nivel de aceite en cada compresor.
-
Adición de refrigerante, aceite o cualquier otro aditivo que se agregue al sistema.
-
Todas las reparaciones, cambios o ajustes, tanto de mantenimiento preventivo como de mantenimiento correctivo.
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Todos los días, se recomienda analizar la información anotada en las planillas de control y compararla con las condiciones normales de operación. Cuando estos difieran del diseño o límites establecidos, determine la causa y haga las correcciones pertinentes en forma inmediata.
Otras actividades de mantenimiento involucran: Los controles y válvulas de seguridad serán probados por lo menos cada año, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Cualquier tubería o tanque que muestre indicios de corrosión, serán limpiados y pintados de acuerdo con el código de colores. Reparar el aislamiento cuando así se requiera. Mantener la tensión correcta de las correas todos los equipos. Revise acoples en las unidades que lo tengan. Usar los lubricantes recomendados por el fabricante de los equipos. Drenar el aceite de los evaporadores y del condensador semanalmente. Confirme que se están realizando los procedimientos de deshielo en los evaporadores. Verificar el nivel adecuado de refrigerante en el tanque de alta. Limpiar el depósito de agua de los condensador semanalmente. Mantener el correcto tratamiento de agua en el condensador o en la torre de enfriamiento para evitar incrustaciones en la tubería. Mantener el nivel de aceite en el compresor indicado por el fabricante. Nunca cierre las válvulas de paso que controlan las líneas de seguridad, en caso de daño de estas válvulas de seguridad, deben ser reemplazar inmediatamente. Mantener los equipos y la sala de máquinas limpios, en orden, con buena iluminación y con la ventilación adecuada a las condiciones de trabajo del equipo.
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8. CARACTERISTICAS DEL AMONIACO
Formula química
NH3
Denominación internacional
R- 717
Identificación del cilindro
Negro, con una franja de color rojo en el centro
Peso molecular
17
Punto de ebullición
-33,4 °C
Punto de solidificación
-77,9 °C
Temperatura crítica
132,4 °C
Combustibilidad
En caso que se acerque llama al lugar donde hay filtración.
Peligro de explosión
Explota siempre que el amoniaco alcanza, en presencia del aire, una cantidad crítica de alrededor de 13% al 16% y si hay chispas o llamas presentes.
Aspecto visual
Incoloro
Olor
Fuertemente irritante
Toxicidad
Muy peligroso
9. PRACTICAS ELEMENTALES DE SEGURIDAD
El refrigerante denominado amoníaco anhídrido, conocido comercialmente como R- 717; no es un veneno acumulativo. Tiene un olor nauseabundo muy característico, que aún a bajas concentraciones, es detectado. Debido a que el amoníaco es más ligero que el aire, se debe contar con una adecuada ventilación en las zonas donde haya manejo de este refrigerante.
El amoníaco es extremadamente difícil de arder y bajo condiciones normales, es un compuesto muy estable. Bajo condiciones extremas, el amoníaco puede formar mezclas explosivas con el aire y el oxigeno, en presencia de una chispa o llama.
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El amoníaco, debido a que es muy soluble en agua (a temperatura ordinaria, y a presión atmosférica normal, un litro de agua puede absorber 700 litros de vapor de amoníaco, que corresponde a aproximadamente medio kilo de amoníaco líquido), ataca todas las partes húmedas del cuerpo, en especial los ojos, nariz, garganta y pulmones.
Como medida de precaución, en caso de accidentes de plantas frigoríficas, en las que se use amoníaco; es aconsejable disponer cerca de la sala de máquinas, de una ducha o de preferencia un estanque donde se puedan introducir a las personas afectadas.
El riesgo que puede ocasionar el amoniaco es más real por su efecto toxico, que la posibilidad de explosión. El acostumbrarse al olor, contribuye a ignorar el peligro que existe en la explosión prolongada a concentraciones sustanciales de vapor.
El amoníaco es más tóxico que cualquiera de los refrigerantes comunes. Una comparación de las concentraciones letales y tiempo de exposición se indica en la Tabla 1. Los efectos fisiológicos de respirar diversas concentraciones de vapor de amoníaco son indicados en la Tabla 2. La observación de éstas prácticas significará un gran paso en la eliminación de riesgos en las plantas de refrigeración.
9.1 CAUSAS Y PREVENCIÓN DE EXPLOSIÓN CON AMONIACO
Si el amoniaco anhidro alcanza una concentración del 16% o mayor en presencia de aire y si se presentan llamas o chispas, este explota.
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Tabla1. Toxicidad de los refrigerantes comunes Duración de la
Concentración letal %
exposición /min
volumen vapor en el aire
Amoníaco
30
0.5
Freón – 11
120
10.0
Freón – 22
30
10.2
Freón – 22
120
28.5
Anhídrido
30
29.0
Refrigerante
carbónico
Tabla2. Efectos al respirar amoniaco Respuesta Fisiológica
p.p.m. en Volumen /aire
Mínimo detectable por el olfato Máximo
permisible
a
una
53 exposición
100
prolongada Máximo permisible de
a 1 hora
300 – 500
Irritación inmediata en la garganta
400
Irritación inmediata en los ojos
700
Tos Peligroso
1.720 hora de exposición
Fatal, corta exposición
2.500 – 4.500 5.000 – 10.000
No existe una planta demasiado segura La seguridad debe ser siempre un sistema de vida
10. PRACTICAS DE SEGURIDAD
1. Asegúrese que el equipo de extracción es adecuado y manténgalo en buenas condiciones de operación. 2. Provea alumbrado de emergencia, salidas adecuadas, máscaras para amoníaco y suficientes filtros para las máscaras. 3. Provea una cuerda larga para amarrar a una persona en caso que se necesite entrar de emergencia en una cámara o sala impregnada con
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cualquier refrigerante – esto sirve como una guía para salir; además en caso que ese necesite ubicar y rescatar a otra persona – nunca entre en una sala que tenga altas concentraciones de refrigerante sin estar acompañado de otra persona. 4. Compruebe las temperaturas del aceite y de la descarga del compresor. Manténgalas de acuerdo con las indicaciones del fabricante. Pare el compresor y determine la causa si las
temperaturas límites se
sobrepasan. 5. Evite colgarse de las cañerías. Elimine cualquier vibración excesiva de inmediato. 6. Mantenga en su lugar la protección de las poleas del compresor y no lo opere hasta que sean repuestas en caso de reparaciones. 7. Conecte las descargas de las válvulas de seguridad a una tubería conectada al exterior del edificio. 8. Nunca cierre la válvula de salida de un recibidor lleno de refrigerante líquido a menos que este protegido con una válvula de seguridad de tamaño adecuado. Nunca exponga los recibidores, cilindros o botellas de refrigerante a un calor excesivo. 9. Disponga siempre de un acompañante en caso de reparaciones en las cámaras refrigeradas o en la sala de máquinas. 10. Desarrolle un “plan de procedimientos de emergencia” e instruya al personal de planta, de una forma periódica. Conozca la ubicación de la válvula de salida principal del recibidor de amoníaco, breaker de los compresores y de la manguera de agua más cercana. 11. Asegúrese que los extinguidores de incendio estén en buenas condiciones de operación, en suficiente número, y ubicados en lugares apropiados. 12. Siempre use una máscara que cubra toda la cara cuando haga reparaciones en lugares donde una pérdida de amoníaco “puede” ocurrir.
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11. MEDICAMENTOS NECESARIOS EN PRIMEROS AUXILIOS
La planta frigorífica debe tener un botiquín de primeros auxilios con los siguientes medicamentos y elementos a la vista y de fácil acceso: Una botella conteniendo 2
% de bórax y 2
% ácido bórico en agua
destilada. Una botella de vinagre diluido (5 de agua / 1 parte de vinagre). Una botella de ácido pícrico (para las quemaduras de la piel). Un frasco de vaselina blanca (para los ojos). Un frasco de vaselina amarilla (para las quemaduras de la piel). Un paquete de algodón. Un paquete de gasa y venda de gasa. Un platillo. Un equipo especial de lavado de ojos. Un vaso para tomar líquidos. Un instructivo para el correcto empleo de cada medicamento mencionado.
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