Conceptos básicos del sistema de refrigeración industrial: refrigerante de amoníaco. En este video vamos a ver los conceptos básicos del sistema de refrigeración industrial con un enfoque en los sistemas de refrigeración de amoníaco, comenzaremos por lo básico y avanzaremos cubriendo algunos sistemas típicos para sistemas de una sola etapa, dos etapas y en cascada para ayudar aprende los conceptos básicos de la refrigeración industrial.
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¿Dónde encontramos sistemas de refrigeración industrial?
Las aplicaciones de refrigeración industrial generalmente se usan en lugares como almacenamiento de alimentos fríos, procesamiento de lácteos, producción de bebidas, pistas de hielo e industria pesada, este tipo de lugares. Estos son sistemas de enfriamiento a gran escala.
Anteriormente hemos cubierto otros tipos de sistemas de enfriamiento para edificios comerciales, sistemas de CO2 para supermercados, enfriadores y esquemas de agua enfriada. Échales un vistazo si aún no lo has hecho.
¿Por qué usar amoniaco como refrigerante?
Solo quiero mencionar brevemente por qué usamos amoníaco como refrigerante
El amoníaco se produce naturalmente en el medio ambiente, está disponible en cantidades abundantes. Tiene un índice de agotamiento de ozono de cero y un potencial de calentamiento global de menos de 1. Si comparamos eso con otros refrigerantes comunes como R134a con un PCA de 1,430 y luego R404A que tiene un PCG de 3,922, puede ver por qué el amoníaco es muy beneficioso para usar.
El amoníaco también es barato de producir y eficiente de usar. Tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de calor a medida que se evapora. Ese es un aspecto realmente importante para que un refrigerante sea útil, también significa que las tuberías y los componentes pueden ser más delgados y pequeños.
Sin embargo, el amoníaco es tóxico y también puede ser inflamable a ciertas concentraciones. La mayoría de los refrigerantes son inodoros, pero el amoníaco emite un olor muy agrio, por lo que se nota fácilmente si se produce una fuga. Si el amoníaco tiene fugas, reaccionará con el carbono y el agua en el aire para formar bicarbonato de amonio, que es un compuesto lavado inofensivo.
Sistema de refrigeración industrial de amoníaco de una etapa.
Etapa única, este es el sistema de refrigeración industrial de amoníaco más simple que no sea un tipo de expansión directa, así que comenzaremos aquí.
Comenzamos 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 el enfriamiento. Extrae el refrigerante que ha recogido todo el calor no deseado del evaporador y lo comprime en un volumen mucho más pequeño para que toda esa energía térmica esté muy apretada, haciendo que el refrigerante esté muy caliente.
El refrigerante es aspirado en el compresor como un vapor a baja presión y sale como un vapor a alta presión.
El vapor refrigerante a alta presión sale del compresor y fluye hacia el condensador.
El condensador enfría el refrigerante al extraer el calor no deseado del refrigerante y descarga el calor al aire exterior. Esto generalmente se hace pasando el refrigerante caliente a través del interior de algunos tubos pequeños y usando un ventilador para forzar el aire ambiente más frío a través del exterior de los tubos para enfriarlo y eliminar el calor. Además, a menudo encontramos una pequeña bomba que rocía agua sobre las tuberías, algo de esto se evaporará y ayudará a eliminar más calor. El refrigerante está sellado dentro 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. Solo el calor del refrigerante pasa a través de la pared de la tubería y se lo lleva 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 contiene cualquier exceso que no esté en uso. Esto le permite mantener una presión de carga mínima y también funcionar bajo cargas de enfriamiento variables, proporcionando un amortiguador. Es probable que encontremos una línea entre el receptor y la entrada del condensador, esto es solo para proporcionar ecualización de presión y permite que el refrigerante líquido fluya fuera del condensador hacia el receptor fácilmente.
¿Y qué sigue?
Luego, el refrigerante fluye hacia 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 luego es típicamente aspirado por un conjunto de bombas de refrigerante, estas bombas aseguran la velocidad de circulación correcta a través de los evaporadores a medida que varía la carga de enfriamiento. El refrigerante es empujado hacia las válvulas de expansión de los evaporadores que regulan el flujo hacia la carga de enfriamiento.
El refrigerante frío ingresa al evaporador y pasa por el interior de algunas tuberías dentro del evaporador y un ventilador sopla el aire caliente de la habitación a través del exterior de estos tubos. Luego absorbe este calor, por lo que el aire sale mucho más frío y, por lo tanto, proporciona enfriamiento al espacio. A medida que el aire caliente pasa a través de las tuberías del evaporador, hace que el amoníaco hierva y se evapore como una parte líquida y una mezcla de vapor. A medida que se evapora, se lleva el calor. Al igual que cuando el agua hierve en una sartén, el vapor sale de la sartén y se lleva el calor. Nuevamente, el refrigerante se sella dentro de la tubería y nunca entra en contacto o se mezcla con el aire, los dos siempre están separados.
Este refrigerante sale del evaporador como una mezcla de líquido / vapor y regresa 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 nuevamente dentro del compresor para repetir todo el ciclo nuevamente. El refrigerante ingresa al compresor como un refrigerante de vapor a baja presión.
Sistema de refrigeración industrial de dos etapas con amoníaco.
Esta es la próxima evolución del sistema de refrigeración industrial que es adecuado para sistemas de refrigeración a baja temperatura, proporcionando alta eficiencia y bajas temperaturas de descarga del compresor.
Nuevamente tenemos 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 encuentra entre el receptor y la válvula de expansión. El flujo principal de refrigerante pasa a través de una bobina dentro del tanque, el refrigerante pasa a través de este y hacia la válvula de expansión principal al igual que el sistema de una sola etapa, luego continúa su flujo a través del separador, el evaporador y de regreso al separador. Otra corriente 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, ya que se rocía y se evapora en el tanque y enfría la bobina sumergida. Este subenfriamiento enfría el flujo principal de refrigerante dentro de la bobina antes de que fluya hacia la válvula de expansión principal.
El vapor refrigerante que se aspira del separador todavía fluye hacia un compresor, pero esta vez tenemos dos compresores, por lo tanto, el refrigerante fluye a la etapa baja o al compresor de refuerzo para aumentar la presión. Desde aquí fluye y se libera en el enfriador intermedio que ayuda a condensar el refrigerante.
El compresor de etapa alta aspira el vapor refrigerante del enfriador intermedio y lo devuelve al condensador para reiniciar el ciclo.
Sistema de refrigeración industrial de amoníaco en cascada
Este sistema de cascada avanzado puede volverse muy complejo. Se adapta a sistemas de refrigeración que necesitan distintos rangos de temperatura para sus cargas de enfriamiento y facilita y abarata el cumplimiento de las normas de salud, seguridad y medio ambiente.
Es un poco desalentador la primera vez que mira este sistema, pero si ha seguido todo esto sin omitir, entonces debería poder seguir cómo funciona. Solo date un momento para rastrear las tuberías y ver dónde fluye todo.
Estos sistemas de refrigeración generalmente consisten en dos o más circuitos de refrigeración separados. A menudo utilizan diferentes refrigerantes para proporcionar un efecto de enfriamiento.
En este sistema tenemos dos compresores, excepto que ambos circulan refrigerante por circuitos separados, un circuito de alta temperatura y un circuito de baja temperatura. La conexión de los dos circuitos es un intercambiador de calor conocido como condensador en cascada.
Esto actúa como un condensador para el circuito de alta temperatura y un evaporador para el circuito de baja temperatura.
Los dos refrigerantes pueden coincidir o pueden variar y adaptarse a cada circuito. Por ejemplo, podríamos usar amoníaco para el lado de alta temperatura y CO2 para el lado de baja temperatura. Esto significaría que se usa menos amoníaco y el sistema sería más eficiente en comparación con un sistema de dos etapas con solo amoníaco.