REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO LABORATORIO Nº 3
SISTEMA MULTIPLE CON 2 EVAPORADORES INFORME
Integrantes:
Sección:
Panduro Castañeda, James
C13-6-C
Mendoza Espíritu, Jasón
C13-6-C
Profesor:
Rodríguez Madrid, Alejandro
Fecha de realización:
29 de Marzo de 2016
Fecha de presentación:
12 de Abril de 2016
Mantenimiento de Maquinaria de Planta – PFR
2016 – I
1. OBJETIVOS
Identificar los componentes principales y secundarios del sistema MULTIPLE de refrigeración
Verificar fugas en el sistema
Calibrar los sistemas de control y protección.
2. HERRAMIENTAS Y EQUIPO Herramientas y equipo 1. Módulo de refrigeración múltiple con R134a
2. Pinza amperimétrica
Materiales y/o probetas 1.
2.
Diagrama de Molliere de R134a Juego de llaves Allen
3. FUNDAMENTO TEÓRICO El ciclo básico de refrigeración tiene 4 componentes principales:
a. COMPRESOR SEMÍ-HERMÉTICO Compresor semí-hermético, en el que el motor se encuentra fuera del flujo del gas de aspiración. El motor es refrigerado mediante ventiladores extremos y flujo de aire definido, gracias a ellos, en la parte de la compresión también se produce un nivel de temperatura relativamente bajo. Se alcanza un máximo de seguridad incluso si a pesar de la segura protección, el motor se Llegara a quemar , se impediría la contaminación, del circuito de frío gracias a un sistema de seguridad que lleva instalado.
b. CONDENSADOR El vapor atraviesa la línea de expulsión hacia el condensador donde libera el calor hacia el aire exterior. Una vez que el vapor ha prescindido de su calor adicional, su temperatura se reduce a su nueva temperatura de saturación que corresponde a su nueva presión. En la liberación de su calor, el vapor se condensa completamente y entonces es enfriado. El líquido enfriado llega al regulador y está listo para un nuevo c iclo.
c. DISPOSITIVO DE EXPANCIÓN Una válvula de expansión consta de un elemento termostático separado del cuerpo de válvula por una membrana. El elemento termostático está en contacto con un bulbo a través de un tubo capilar, un cuerpo de válvula y un muelle. El funcionamiento está determinado por 3 presiones fundamentales:
P1: La presión del bulbo que actúa e n la parte superior de la membrana y en la dirección de la apertura de la válvula.
P2: La presión del evaporador, que influye en la parte inferior de la membrana y en la dirección del cierre de la válvula.
P3: La presión del muelle, que igualmente actúa en la parte inferior de la membrana y en la dirección del cierre de la válvula.
d. EVAPORADOR En el evaporador, el líquido se vaporiza a presión y temperatura constantes gracias al calor latente suministrado por el refrigerante que cruza el espacio del evaporador. Todo el refrigerante se vaporizada completamente en el evaporador, y se recalienta al final del evaporador. Aunque la temperatura del vapor aumenta un poco al final del evaporador debido al sobrecalentamiento, la presión se mantiene constante.
También posee otros dispositivos secundarios como son:
DISPOSITIVOS SECUNDARIOS a. EL TANQUE RECIBIDOR Consiste en un tanque de almacenamiento para el refrigerante líquido que es utilizado prácticamente en todas las unidades enfriadas por aire equipadas por válvulas de expansión. Su principal función es asegurar que pase completamente el refrigerante liquido al dispositivo de expansión.
b. EL VISOR Permite al operario observar el flujo del refrigerante en el sistema, por ejemplo para determinar si el sistema esta adecuadamente cargado cuando se añade refrigerante, y en el caso que la humedad haya penetrado al sistema de refrigeración.
c. VALVULAS DE CIERRE Las válvulas de cierre y regulación son válvulas manuales que se utilizan en aplicaciones de refrigeración industriales, p.ej. donde se necesita cerrar una sección de la tubería para tareas de servicio y mantenimiento.
d. FILTRO SECADOR Se monta en las líneas de refrigeración para eliminar la suciedad; consiste en una carcasa con un filtro de malla fina que generalmente se instala antes de las válvulas de expansión y solenoides.
e. TERMOSTATO El termostato también se emplea en los sistemas de refrigeración con el objetivo de controlar el caudal de líquido refrigerante el cual es desviado hacia el radiador.
f.
INTERCAMBIADOR DE CALOR Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos fluidos, o entre la superficie de un sólido y un fluido en movimiento. Son elementos fundamentales en los sistemas de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico, además de en aparatos de la vida cotidiana como calentadores, frigoríficos, calderas, ordenadores, automóvil, etc.
el radiador del
motor
de
un
g. SELENOIDE Se denomina solenoide a la bobina que, por su diseño, genera un campo magnético de gran intensidad. Esta bobina, de forma cilíndrica, cuenta con un hilo conductor que está enrollado de forma tal que la corriente provoca la formación de un campo magnético intenso.
h. PRESOSTATO Los presos tatos sirven para proteger el compresor y piezas de la instalación contra presiones demasiado altas y/o demasiado bajas. Los presos tatos también son utilizados para la desconexión reglamentaria del compresor. Según aplicación se utilizan presos tatos individuales o presos tatos combinados para alta y para baja presión.
i.
VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN DEL EVAPORADOR Las válvulas Reguladoras de Presión de Evaporador (EPR) de Sporlan están diseñadas para ofrecer una manera económica de mantener con precisión la presión y la temperatura del evaporador bajo condiciones de cargas térmicas variables
j.
VÁLVULA DE REGULACIÓN DE LA PRESIÓN DE SUCCIÓN El acumulador de succión siempre va ubicado antes del compresor, ya que su función principal es asegurar que llegue el refrigerante completamente vaporizado al compresor para así lograr una mayor eficiencia.
4. PLAN DE TRABAJO 1. A continuación mostraremos un esquema de los componentes secundarios en un sistema
de
Sistema Múltiple
Refrigeración.
2. Identificar los componentes principales y secundarios del sistema de refrigeración y anotar en la hoja de resultados los datos de placa o especificaciones de cada uno de ellos.
3. Poner en operación el sistema y determinar si existen fugas y corregir en caso sea necesario
4. Calibrar los dispositivos de control y protección 5. Analizar el funcionamiento del sistema r ealizando la variación de condiciones siguientes a. Operación del sistema con 3 ventiladores del condensador y los 2 evaporadores
b. Operación del sistema con 2 ventiladores del condensador y los 2 evaporadores c.
Operación del sistema con 1 ventilador del condensador y los 2 evaporadores
d. Operación del sistema con 2 ventiladores del condensador y el evaporador de alta presión e. Operación del sistema con 2 ventiladores del condensador y el evaporador de baja presión f.
Operación del sistema solo con 1 ventilador del condensador y sin los evaporadores
6. Construir los ciclos correspondientes a las 6 condiciones ay evaluar su comparación 7. Realizar los mismos pasos operando el sistema con intercambiador de calor 8. Realizar las aperturas y cierres de las válvulas reguladoras del sistema para evaluar su funcionamiento
7. PROCEDIMIENTOS Ciclo del módulo R-134 con todos sus c omponentes funcionando:
Ciclo del módulo R-134 con un ventilador apagado:
Fotos de las corrientes:
Datos:
Módulo R134a con todos sus componentes funcionando
Módulo R134a con un ventilador apagado
Corriente medida en el tablero
4,5 A
4,8 A
Voltaje
365 V
365 V
∆ℎ
25 kJ/kg
30 kJ/kg
160 kJ/kg
150 kJ/kg
145 kJ/kg
135 kJ/kg
∆ℎ ∆ℎ
Cálculo de la carga térmica: Para el primer caso:
Hallando la potencia del compresor:
= . . = 3654,50.8 = 1,3
Hallando la masa de refrigerante:
=
=
∆ℎ
1,3 25 kJ/kg
= 0,052 / Sabemos que:
1 = ∆ℎ 2 = ∆ℎ = +
2 = 21
145
= 2160
(0,052/ − ) 16,64 465 = 2 =
0,036
→ 1 = 0,016/ 1 =
160 0,016/
= 2,56 = 2245/ℎ
1 =
145 0,036/
= 5,22 = 4490/ℎ
= 1 + 2 = 6735/ℎ Capacidad del compresor:
= + =
6735 ℎ
+
1,3860 ℎ
= 7853
ℎ
Para el segundo caso:
Hallando la potencia del compresor:
= . . = 3654,80.8 = 1,4 Hallando la masa de refrigerante:
=
=
∆ℎ
1,4 30 kJ/kg
= 0,046 / Sabemos que:
1 = ∆ℎ 2 = ∆ℎ = +
2 = 21
135
= 2150
(0,046/ − ) 13,8 435 = 2 =
0,032
→ 1 = 0,014/
1 =
150 0,014/
= 2,1 = 1806/ℎ
1 =
135 0,032/
= 4,2 = 3612/ℎ
= 1 + 2 = 5418/ℎ Capacidad del compresor:
= + =
5418 ℎ
+
1,4860 ℎ
= 6622
ℎ
Cuadro comparativo
Módulo R134a con Módulo R134a con todos sus un ventilador componentes funcionando apagado Presión de alta
8.2 bar abs
8.8 bar abs
Temp. Cam.1
5°C
5°C
Temp. Cam 2
0°C
0°C
Temp. Evaporación 1
-5°C
-5°C
Temp. Evaporación 2
-10°C
-10°C
Carga térmica cam. 1
2245 kcal/hr
1806 kcal/hr
Carga térmica cam. 2
4490 kcal/hr
3612 kcal/hr
Carga térmica
6735 kcal/hr
5418 kcal/hr
Potencia del compresor Capacidad del condensador
1,3 kW
1,4 kW
7853 kcal/hr
6622 kcal/hr
Corriente medida en el tablero
4,5 A
4,8 A
Voltaje
365 V
365 V
8. RESULTADOS COMPONENTE
MARCA
MODELO/TIPO
Compresor semi hermético
DORIN
K 280 cc
Evaporador 1
LU-VE CONTARDO LU-VE CONTARDO
Hitec Benefit
Dispositivo de expansión
SPORLAN
FJE-1C
Visor
SPORLAN HUB
Evaporador 2
Válvulas de cierre
DATOS ADICIONALES
2.8HP 1750RPM Pmáx=25bar
220V
Vol 2.1m3 Pmàx=2.4MPa R-12/R-134/R401A
Filtro secador Termostato Presostato
SAGI
Rango 8-30 bar
Acumulador Intercambiador
TECSUP
Operación del sistema con 3 ventiladores del condensador y los 2 evaporadores Operación del sistema con 1 ventilador del condensador y los 2 evaporadores Condiciones
Presión alta
a. b. c. d. e. f.
308 psi 375 psi -
Presión baja-alta (evaporador menos frio) 0 0 -
I
5.72 A 5.23 A -
Tem. desgcarga
-
9. CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es la función de los componentes secundarios? Una breve explicación de ellos? Una de sus funciones es la de controlar a los componentes principales, ya que estos requieren ser regulados durante su funcionamiento, para ello se utilizan válvulas de cierre, presostatos, entre otros.
2. ¿Cuáles son los inconvenientes de utilizar R134a? El refrigerante R134a acumula mayor humedad en comparación con otros refrigerantes (R22), esto podría ayudar a la formación de ácidos que son perjudiciales para el motor del sistema de refrigeración.
3. ¿Cuáles son las presiones a las que debe trabajar el sistema? Las presiones de trabajo son:
4. ¿Qué cuidados debe de tenerse presente al realizar la carga del refrigerante R134a ? o
Revisar el amperaje del compresor mientras se realiza la carga.
o
Encender el compresor teniendo abierta la válvula del recipiente con el refrigerante solo hasta que el sistema alcance su presión adecuada.
5. ¿Complete el esquema para la regulación del presostato combinado?
6. ¿Cuál es la función del botón A? Resetear el sistema (RESET) a condiciones iniciales o normales pre-programadas. ¿Cuál
es la función del regulador de presión del evaporador? Regular la presión en la succión del compresor, protegiéndolo contra sobrecargas que puedan ocurrir cuando la temperatura y presión del evaporador es muy alta como en el caso de un descongelamiento, o del arranque del equipo con alta carga t érmica.
7. ¿A qué presión lo ha regulador? ¿Por qué? La presión se ha regulado de acuerdo a la temperatura requerida en la cámara de refrigeración la cual es aproximadamente 17 bar. (Ver anexos)
8. ¿Cuál es la función de la válvula reguladora de presión de aspiración? Proteger la succión del compresor de presiones muy elevadas en el evaporador.
9. ¿Qué sucede si deja de funcionar los ventiladores del evaporador? Si dejan de funcionar los ventiladores del evaporador la transmisión del calor sería más débil
por
lo
que
ya
no
se
le
forzaría.
Cuando el aire viene a estar en contacto con el serpentín de enfriamiento a una temperatura por debajo de 0°C entonces, se formaría mayor cantidad de escarcha sobre la superficie del evaporador.
10. ¿A qué presión se “dispara” el presos tato de alta? S dispara al incrementarse la presión y debe ser ajustado por encima del valor típico de alta presión con el que la máquina operará normalmente. [Para ello se tiene en cuenta un pequeño porcentaje de la presión de trabajo]
11. Si se apaga el un evaporador. ¿la presión de succión aumenta, disminuye o se mantiene igual? Si se apaga un evaporador la presión de succión disminuye, debido a que la temperatura de la cámara llego al valor regulado, el termostato se activó y mando una señal a la válvula solenoide restringiendo el paso del refrigerante hacia el evaporador hasta que la temperatura disminuya y por lo tanto la presión será menor.
12. ¿Y si se apagan los dos ventiladores del evaporador? La transmisión del calor sería muy débil, por lo que se formaría mayor cantidad de escarcha sobre la superficie del evaporador.
13. Durante la etapa de descongelamiento. ¿El compresor deja de funcionar? Si, el compresor es apagado por el termostato. Pero cuando se requiere una descongelación programada se utiliza el temporizador en la que se pueden programar distintos tiempos de descongelación, para que la instalación sea más eficiente según los requerimientos de trabajo.
14. ¿El ventilador del evaporador sigue funcionando o no? ¿es conveniente ello? Sí, es conveniente que el ventilador del evaporador siga funcionando para que el aire situado en el interior del refrigerador descongele el hielo del serpentín.
10. OBSERVACIONES
Al apagar un ventilador, disminuimos la capacidad del c ondensador para despejar calor, por lo tanto la temperatura en la misma va a aumentar y por consiguiente la presión de alta aumenta.
La carga térmica disminuye cuando se apaga un ventilador porque al subir la presión de alta, se acorta el tramo de evaporación (∆ℎ y ∆ℎ) y esto se comprueba con los cálculos realizados.
La potencia aumenta debido a que al subir la presión de alta, e l tramo ∆ℎ aumenta, y esto origina también que haya un ligero aumento de corriente.
11. CONCLUSIONES
Se logró diferenciar el funcionamiento del presostato de alta y de baja, en el sistema.
Se aprendió el funcionamiento del botón RESET y las aplicaciones que este tiene.
ANEXOS
