Aplicaci

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Aplicación típica
2
Evaporadores
La tarea principal del evaporador es enfriar ell
medio a la temperatura deseada. Cuando el
refrigerante esta pasando por el evaporador este
utiliza el calor del fluido en su alrededor para
cambiar de estado pasando a vapor. Este es el
efecto de enfriamiento, y por esto se dice que
la tarea del evaporador es enfriar
algo. Normalmente el flujo de los fluidos es en
contracorriente. Las aletas del evaporador al
aumentar significativamente la superficie de
transmisión de calor, hacen que éste sea mas
efectivo. Para asegurar una eficiencia y
capacidad de enfriamiento del evaporador alta, es
necesario realizar desescarches cada cierto
tiempo.
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Eficiencia de un evaporador de aire

• QE SA x LMTD x VA x k-factor

QE Capacidad de refrigeración
SA Area de enfriamiento
LMTD Diferencia de temperatura
VA Caudal de aire
k-factor Factor de eficiencia
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Cálculo de LMTD
5
Evaporadores

• Normalmente cuando se produce la ebullición se
  produce espuma que puede ser arrastrada fuera del
  evaporador y llegar al compresor produciendo
  daños en las partes mecánicas del compresor.

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Ebullición en cazo de leche
7
Ebullición girada
Zona de espuma INESTABLE
Ebullición
Carga termica
Vapor ESTABLE
Altura de espuma
8
Teoría de la Mínima Señal eStable del evaporador

• MSS depende de
• Carga
• Temperatura de evaporador
• Flujo de aire
• Diseño batería
• Etc.

No olvidar nunca Cada evaporador es ÚNICO
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Diagrama típico
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Curva MSS y fallo en ventilador o hielo
Bloque de hielo Fallo en ventilador Mala
distribución de producto
Zona de espuma INESTABLE
Carga térmica
Vapor ESTABLE
Hielo
Recalentamiento
Desplaza la curva MSS hacia la derecha con
valores más inestables
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Dirección del flujo del aire a través del
evaporador
Correcto
Aire
La gota explota y sale del tubo
Refrigerante
Aire
La gota disminuye de diámetro y no sale del tubo
Refrigerante
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Diagrama simbólico de los diferentes
recalentamientos del evaporador
Recalentamiento demasiado alto
toh
- Evaporador insuficientemente utilizado
toh-to
MSS es alcanzada.

• MSS Mínimo recalentamiento estable que el
  evaporador puede alcanzar

toh-to
Recalentamiento pequeño
- Max. inestabilidad en señal de recalentamiento
toh-to
Recalentamiento demasiado pequeño

• Señal de recalentamiento parcialmente estable,
  sin embargo, existe retorno de liquido a la linea
  de aspiración, que tendrá que compensarse con un
  mayor funcionamiento del compresor.

toh-to
Condiciones de trabajo de zona humeda
- Liquido fluye al compresor
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Recalentamiento y líquido en evaporador
AKS 11

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Ciclo de refrigeración
Log P
Liquido
Vapor
Sub-enfriamiento
Condensador
Sistema expansor
Compresor
Evaporator
Recalentamiento
Entalpia
Sub-enfriamiento Recalentamiento
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Medida del recalentamiento
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Como medir el recalentamiento 1
Transmisión de P y T
Resta de P y T Recalentamiento
Medida de P y T
Válvula de expansión termostática TEV
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Como medir el recalentamiento 2
Medida de P y T
Válvula de expansión electrónica AKV
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Válvula de expansión
La válvula de expansión controla y mantiene la
cantidad de refrigerante que se inyecta en el
interior del evaporador. Esto lo realiza
manteniendo un recalentameitno constante en el
punto donde se monta un bulbo en la linea de
aspiración. (En un escenario a carga constante)
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Funciones de la válvula de expansión

• La TEV intentará mantener un recalentameitno
  constante en una situación de carga constante.
• Si hay una variación de carga, la TEV abrirá mas
  cuando aumente la carga, y abrirá menos cuando
  disminuya la carga, manteniendo de nuevo otro
  recalentamiento constatne.
• El grado de apertura se decide por medio de un
  balance entre las fuerzas de apertura y las de
  cierre.
• La fuerza de apertura es la ejercida por la
  presión en el interior del elemento termostatico
  (sensor de temperatura)
• Las fuerzas de cierre son ejercidas por la
  presión del refrigeratne y un muelle

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Balance de fuerzas y apertura
Temperatura
Pmuelle
Pevaporador
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Apertura de una TEV Recalentamiento y capacidad

• Recalentamiento estático (SS)
• Recalentamiento necesario para vencer la fuerza
  inicial del muelle
• Recalentamiento de apertura (OS)
• Recalentamiento requerido para mover con el
  vástago de la válvula el asiento
• Recalentamiento de operación (OPS)
• Recalentamiento total de la válvula (SS OS)

Capacidad a válvula abierta
Capacidad de reserva
Capacidad de la válvula
Capacidad nominal
SS
OS
Recalentamiento
OPS
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Válvulas de distintos tamaños
Capacidad
TEX 5-7.5
TEX 5-4.5
TEX 5-3
Recalentamiento
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Ajuste del recalentamiento en fabrica
El recalentamiento se ajusta hasta conseguir que
la presión de salida sea (6C/11F).
Recalentamiento estático Ajuste de fábrica -
1K
24
Variación del recalentamiento estático
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Cambio en condiciones del ambiente
Verano-invierno, Día-noche, Subenfriamiento
Aumenta la DP o Aumenta el subenfriamiento
Curva característica base
Carga térmica
Disminuye la DP o Disminuye el subenfriamiento
Variación de la presión de condensación o del
subenfriamiento de líquido
Recalentamiento
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Influencia de la temperatura de evaporación
en la capacidad de la TEV
Presión (bar Pe)

• Baja temperatura de evaporación
• Pequeños cambios de presión
• Menos apertura de la válvula
• Reducción del flujo másico

1 bar
R507 P/T Curve
5C
0.5 bar

• Alta temperatura de evaporación
• Cambios de presión mayores
• Mayor apertura en la válvula
• Aumento del flujo másico

5C
Temperatura (C)
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Influencia de la temperatura de evaporación

• Alta temperatura de evaporación
• Cambios de presión mayores
• Mayor apertura en la válvula
• Aumento del flujo másico

SH 5ºC 1 bar

• Baja temperatura de evaporación
• Pequeños cambios de presión
• Menos apertura de la válvula
• Reducción del flujo másico

SH 5ºC 0,5 bar
28
Apertura de una AKV
Periodo de tiempo (PT) 6 segundos
OT x 100
OT Tiempo apertura.
OD
PT
29
Control adaptativo del recalentamiento
Utilización óptima del evaporador en todas
condiciones de carga incluso a bajas presiones de
condensación - Esto no es posible con las
termostáticas normales TEV
30
AcoplamientoVálvula expansión - Evaporador
Q1
4
31
Variaciones ambientales
Válvula expansión Evaporador
Variación de la presión de condensación
Carga térmica
Q1
4
7
Recalentamiento
32
Ajuste válvula grande
Válvula expansión Evaporador
Aumento del recalentamiento
Q2
Valvula menor
Válvula grande Retorno de líquido
Carga térmica
Q1
INESTABLE
Recomendación Poner válvula de menor orificio
4
7
5.5
Recalentamiento
33
Ajuste válvula pequeña
Válvula expansión Evaporador
Válvula mayor
Q2
Disminuir el recalentamiento
Válvula pequeña Inundación pobre
Carga térmica
Q1
INESTABLE
Recomendación Poner válvula de mayor orificio
4
7
3
Recalentamiento
34
Control adaptativo del recalentamiento 1

• Sin ajuste manual
• La curva MSS se modifica por reparto desigual del
  calor en el evaporador
• Ventilador roto
• Bloque de hielo
• Corriente muy local de aire caliente

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Control adaptativo del recalentamiento 2
S2
AKS 32R
AKV 10
Qo
Carga térmica en evaporador
Recalentamiento
Mínimo recalentamiento estable MSS
Recalentamiento de referencia f(Load)
36
Control adaptativo del recalentamiento
Hasta 12 control adaptativo Hasta 20 Pc
flotatnte
El recalentamiento se reduce hasta que la señal
llega a ser inestable, es decir gotas de líquido
están presentes en la salida, lo cual indica que
el evaporador está lleno.
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Sub-enfriamiento

• Que es subenfriamiento?
• Efectos de un subenfriamiento incorrecto
• Reglas para el subenfriamiento

38
Sub-enfriamiento
Subenfriamiento Normal
Subenfriamiento muy alto
39
Influencia de la presión de condensación en el
título
40
Eficiencia en evaporadores
El gráfico muestra que los tubos con título entre
0,5 y 0,9 tienen mayor transmisión que las
tuberías con otro título
41
Inyección y título en evaporadores

• Longitudes iguales / Cantidad de calor diferente
  en cada tramo

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Distribución de calores en evaporador
Q5
Q6
Q7
Q3
Q4
Q8
Q2
Q9
Q10
Q1

• Se cumple
• longitudes iguales L1 L2 ..... L3
• cantidades de calor distintos en cada tramoQ1 ?
  Q2 ?..... ?Q10
• suma de calores igual a 100 kW Q1 Q2 .....
  Q10 100

43
Coeficientes de transmisión de calor U (W/m2K
103) para pasar de un título de vapor n a (n 1)
44
Ecuación de transmisión de calor
A 2 ? r l
Q U A ?T

• Para cada tramo tendremos entonces
• Q1 U1 2 ? R L1 ?T
• Q2 U2 2 ? R L2 ?T
• .
• .
• .
• Q10 U10 2 ? R L10 ?T

TERMINOS CONSTANTES Iguales áreas para cada
tramo e iguales saltos térmicos
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Igualando las ecuaciones del sistema

• Q1 / U1 Q2 / U2..... Q10 / U10 QT / UT
• UT ?Ui U1 U2 .... U10 82.7 W/m2K
• Valores obtenidos de gráfico.

Qi (QT Ui) / UT i 1, 2,...10
46
Calculando el calor para cada tramo tenemos Q en
kW
47
Conclusión

• La distribución de calor es mayor hacía el centro
  del evaporador que en los extremos.
• Títulos menores a la entrada del evaporador
  reducen la capacidad de éste.

No olvidar que títulos mas bajos mejoran la
eficiencia de la planta
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Título, longitud y capacidad
1762 W
1481 W
1133 W
1000 W
No olvidar que títulos mas bajos mejoran la
eficiencia de la planta
49
6 reglas para el subenfriamiento

1. La principal función del subenfriamiento es
   evitar la formación de flash-gas a la entrada de
   la TEV.
2. Con un subenfriamiento excesivo, la capacidad del
   evaporador se puede ver reducida.
3. Sin un regulador de presión de evaporación, un
   subenfriamiento excesivo, disminuirá la presión
   de evaporación.
4. El título a la entrada de la válvula debe estar
   entre 0.2 y 0.3.
5. Considerar con precaución los intercambios de
   calor internos ya que pueden afectar a las
   características de la regulación.
6. El subenfriamiento solo debe utilizarse en las
   condiciones establecidas por el fabricante del
   evaporador.

50
Presión de descarga flotante
Presión de descarga baja
Válvula al 90
Presión de descarga flotante
R404A
Presión de descarga alta
Válvula al 72
51
Como reducir costes de operación?

• Reducir la presión de descarga ahora
  aproximadamente un 2/C.
• Con 20C 40 de ahorro
• Subenfriando el líquido se ahorra aproximadamente
  0 - 0,5/C.
• 10C 0 - 5 Savings
• Optimizando el diseño del sistema, Selección de
  tuberías, Ajuste en válvulas. La experiencia
  muestra ahorros del orden del 5 - 10
• Sistemas de control auto adaptativos con
  permanente optimización

Presión de descarga flotante