Fundamentos de los sistemas de refrigeración industrial – Refrigerante amoníaco. En este vídeo vamos a ver los fundamentos de los sistemas de refrigeración industrial con un enfoque en los sistemas de refrigeración de amoníaco, vamos a empezar en los fundamentos y trabajar nuestro camino hacia arriba cubriendo algunos sistemas típicos para una sola etapa, dos etapas, así como los sistemas de cascada para ayudarle a aprender los fundamentos de la refrigeración industrial.
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¿Dónde encontramos los sistemas de refrigeración industrial?
Las aplicaciones de refrigeración industrial se utilizan normalmente en lugares como el almacenamiento de alimentos fríos, el procesamiento de productos lácteos, la producción de bebidas, las pistas de hielo y la industria pesada, este tipo de lugares. Se trata de sistemas de refrigeración a gran escala.
Ya hemos cubierto otros tipos de sistemas de refrigeración para edificios comerciales, sistemas de co2 para supermercados, enfriadores y esquemas de agua fría. Si aún no lo ha hecho, consulte esos esquemas.
¿Por qué utilizar amoníaco como refrigerante?
Sólo quiero comentar brevemente por qué utilizamos amoníaco como refrigerante
El amoníaco se encuentra de forma natural en el medio ambiente, está disponible en cantidades abundantes. Tiene un índice de agotamiento de la capa de ozono de cero y un potencial de calentamiento global inferior a 1. Si comparamos esto con otros refrigerantes comunes como el R134a, con un GWP de 1.430, y el R404A, que tiene un GWP de 3.922, se puede ver por qué es muy beneficioso utilizar amoníaco.
El amoníaco también es barato de producir y su uso es eficiente desde el punto de vista energético. tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de calor cuando se evapora. Este es un aspecto muy importante para que un refrigerante sea útil, también significa que las tuberías y los componentes pueden ser más finos y pequeños.
Sin embargo, el amoníaco es tóxico y también puede ser inflamable en ciertas concentraciones. La mayoría de los refrigerantes son inodoros, pero el amoníaco desprende un olor muy agrio, por lo que se nota fácilmente si se produce una fuga. Si se produce una fuga de amoníaco, éste reaccionará con el carbono y el agua del aire para formar bicarbonato de amonio, que es un compuesto inofensivo que se lava.
Sistema de refrigeración industrial de amoníaco de una etapa
Sólo una etapa, este es el sistema de refrigeración industrial de amoníaco más simple que un tipo de expansión directa, así que empezaremos aquí
Empezamos con el compresor, este es el corazón del sistema y es lo que bombea el refrigerante de amoníaco alrededor del sistema de refrigeración para proporcionar la refrigeración. El compresor aspira el refrigerante que ha recogido todo el calor no deseado del evaporador y lo comprime en un volumen mucho más pequeño, de modo que toda la energía térmica está muy concentrada, lo que hace que el refrigerante esté muy caliente.
El refrigerante es aspirado por el compresor como un vapor de baja presión y sale como un vapor de alta presión.
El vapor de refrigerante a alta presión sale del compresor y fluye hacia el condensador
El condensador enfría el refrigerante extrayendo el calor no deseado del refrigerante y lo descarga en el aire exterior. Esto se hace típicamente pasando el refrigerante caliente a través del interior de algunos tubos pequeños y utilizando un ventilador para forzar el aire ambiente más frío a través del exterior de los tubos para enfriarlo y llevar el calor. Además, a menudo encontraremos una pequeña bomba que rocía agua sobre los tubos, parte de la cual se evaporará y ayudará a transportar más calor. El refrigerante está sellado en el interior de la tubería y no entra en contacto con el aire o el agua, siempre está separado, los dos nunca se encuentran ni se mezclan. Sólo el calor del refrigerante pasa a través de la pared de la tubería y es arrastrado por el aire y el agua.
A medida que se elimina el calor, el refrigerante se condensa en un líquido. Por lo tanto, sale del condensador como refrigerante líquido a alta presión y fluye hacia el receptor.
El receptor es un recipiente de almacenamiento para un depósito de refrigerante líquido y retiene cualquier exceso que no esté en uso. Esto le permite mantener una presión de cabeza mínima y también actuar bajo cargas de refrigeración variables, proporcionando un amortiguador. Es probable que encontremos una línea que corre entre el receptor y la entrada del condensador, esto es sólo para proporcionar la ecualización de la presión y permite que el refrigerante líquido fluya fuera del condensador y en el receptor fácilmente.
El refrigerante entonces fluye a la válvula de expansión que regula la presión y la adición de refrigerante líquido al circuito del evaporador.
Desde la válvula de expansión el refrigerante fluye hacia el separador de líquido, el líquido fluye hacia el fondo y entonces es típicamente aspirado por un conjunto de bombas de refrigerante, estas bombas aseguran una correcta tasa de circulación a través de los evaporadores a medida que la carga de refrigeración varía. A continuación, el refrigerante es empujado a las válvulas de expansión de los evaporadores que regulan el flujo de refrigerante hacia la carga de refrigeración.
El refrigerante frío entra en el evaporador y pasa por el interior de unos tubos dentro del evaporador y un ventilador sopla el aire caliente de la habitación a través del exterior de estos tubos. El refrigerante frío absorbe este calor, por lo que el aire sale mucho más frío y así proporciona refrigeración al espacio. Cuando el aire caliente pasa por los tubos del evaporador, hace que el amoníaco hierva y se evapore como una mezcla de parte líquida y parte vapor. Al evaporarse, arrastra el calor. Al igual que cuando el agua hierve en una sartén, el vapor sale de la sartén y se lleva el calor. De nuevo, el refrigerante está sellado dentro de la tubería y nunca entra en contacto o se mezcla con el aire, los dos están siempre separados.
El refrigerante sale del evaporador como una mezcla de líquido/vapor y se dirige de nuevo al separador de líquido. El refrigerante que es líquido cae y repite el ciclo a través del evaporador, y el refrigerante que es vapor, sube y es aspirado de nuevo al compresor para repetir el ciclo completo de nuevo. El refrigerante entra en el compresor como refrigerante de vapor a baja presión.
Sistema de refrigeración industrial de amoníaco de dos etapas
Es la siguiente evolución del sistema de refrigeración industrial que es adecuado para sistemas de refrigeración de baja temperatura, proporcionando una alta eficiencia y bajas temperaturas de descarga del compresor.
Volvemos a tener el refrigerante fluyendo en el mismo ciclo pero tenemos algunos otros componentes y ciclos.
En este tipo tenemos un tanque llamado enfriador intermedio que se sitúa entre el receptor y la válvula de expansión. El flujo principal de refrigerante pasa a través de un serpentín dentro del tanque, el refrigerante pasa a través de este y en la válvula de expansión principal al igual que el sistema de una sola etapa y luego continúa su flujo a través del separador, el evaporador y de nuevo al separador. Otro flujo de refrigerante sale de la línea principal y se rocía en el tanque a través de una válvula de expansión para producir un efecto de enfriamiento, a medida que se rocía y evapora en el tanque enfría la bobina sumergida. Este subenfriar el flujo principal de refrigerante dentro de la bobina antes de que fluya a la válvula de expansión principal.
El refrigerante de vapor que se aspira del separador sigue fluyendo a un compresor, pero esta vez tenemos dos compresores, el refrigerante por lo tanto fluye a la etapa baja o compresor de refuerzo para aumentar la presión. Desde aquí fluye y se libera en el enfriador intermedio que ayuda a condensar el refrigerante.
El refrigerante de vapor es aspirado del enfriador intermedio y fluye hacia el compresor de la etapa alta donde luego fluirá de nuevo hacia el condensador para repetir el ciclo completo.
Sistema de refrigeración industrial de amoníaco en cascada
Cascade este es el más avanzado y estos sistemas pueden llegar a ser muy complejos, es adecuado para los sistemas de refrigeración que requieren diferentes rangos de temperatura para sus cargas de refrigeración y también hace más fácil y más barato cumplir con las regulaciones de salud, seguridad y medio ambiente.
Es un poco desalentador cuando miras por primera vez este sistema, pero si has seguido todo esto sin saltarte, entonces deberías ser capaz de seguir cómo funciona. Sólo tiene que dedicar un momento a rastrear las tuberías y ver por dónde fluye todo.
Estos sistemas de refrigeración suelen constar de dos o más circuitos de refrigeración separados, que a menudo utilizan diferentes refrigerantes para proporcionar un efecto de enfriamiento.
En este sistema tenemos dos compresores, excepto que ambos hacen circular refrigerante por circuitos separados, un circuito de alta temperatura y un circuito de baja temperatura. Conectando los dos circuitos hay un intercambiador de calor conocido como condensador en cascada.
Este actúa como un condensador para el circuito de alta temperatura y un evaporador para el circuito de baja temperatura.
Los dos refrigerantes pueden ser el mismo o pueden ser diferentes y optimizados para cada circuito. Por ejemplo, podríamos utilizar amoníaco para el lado de alta temperatura y co2 para el lado de baja temperatura.
Esto significaría que se utiliza menos amoníaco y el sistema sería más eficiente en comparación con un sistema de dos etapas de amoníaco solamente.