Los equipos de transferencia de fluidos son usados comúnmente
en la industria. Uno de estos equipos son los intercambiadores
de calor de placas que interactúan con fluidos a diferentes
temperaturas para servir a procesos de enfriamiento o calentamiento
presente en los procesos de producción de la industria
en forma directa o indirectamente.
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Intercambiadores
de Placas Los intercambiadores de calor de placas semisoldados
(Figura 1a y 1b) son usados como Evaporadores y Condensadores
para sistemas de refrigeración en una serie de aplicaciones
para la industria, como por ejemplo:
•En el área alimenticia, lecheria, cervecería,
vitivinicola.
•En el área de Marina; barcos pesqueros y procesamiento
de peces. •En Mataderos.
•En Industria Química y farmacéutica.
•En Industrias del hielo y pistas de patinaje de hielo.
•En Enfriamiento y almacenamiento de congelados,etc.
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2. Aeroenfriadores, Condensadores y Enfriadores de Líquido
(Drycooler)
Estos equipos son usados como evaporadores y condensadores en
sistemas de refrigeración en diferentes aplicaciones. Los
Aero evaporadores (Figura N° 2) son usados para enfriar camaras
de almacenamiento de productos en diferentes temperaturas.
Los condensadores son usados como disipadores de calor del circuito
de refrigeración. En el caso de los enfriadores de líquido
pueden usarse en circuitos cerrados para enfriar fluidos secundarios
de sistemas de climatización u otro sistema similar que
haga circular agua, aceite u otros fluidos.
El mejor reflejo para los diferentes aplicaciones de los intercambiadores
de placas y Aero-enfriadores es por ejemplo en un gran supermercado.
APLICACIONES DE INTERCAMBIADORES EN UN GRAN SUPERMERCADO
Ver figura Figura N°3. Este es el aspecto que podría
tener un supermercado moderno. Sin embargo, la planta no está
completa. Un gran supermercado podría tener aún
mas cargas de enfriamiento a diferentes niveles de temperatura.
El propósito principal es mostrar las aplicaciones de los
intercambiadores de calor, por lo que otros equipos , válvulas,
bombas control y tuberías solo se muestran parcialmente.
Las características de la planta son las siguientes: El
circuito entero del amoníaco está la sala de máquinas,
así no hay amoníaco en espacios frecuentados por
personal no autorizado y por clientes del supermercado.
El evaporador de amoniaco enfría una salmuera. Posteriormente,
la salmuera enfría las diferentes unidades de enfriamiento.
Aquí se usan dos PHE semisoldados, conectados como termosifón
a un separador común de vapor-líquido.
El circuito evaporador –tanque de salmuera esta separado
del circuito tanque de salmuera –UC. Cada uno tiene su bomba.
Aunque la salmuera se mezcla en el tanque, esto sirve para controlar
el evaporador y la UC independientemente.
La temperatura de entrada de salmuera , -8°C, es igual para
todas las UC, pero la temperatura del retorno, -4°C, es una
mezcla de UC diferentes. La Figura N°3 muestra un circuito
de salmuera que alimenta varias UC. Si las temperaturas del aire de varios almacenes son muy diferentes
podrían ser necesarios varios circuitos de salmuera (y
varios evaporadores) a diferentes temperaturas.
De manera similar, el condensador de amoniaco es enfriado por
agua, que a su vez se enfría en un enfriador de líquido,
situado en el techo. Aquí se muestra un diseño semisoldado,
con una seccion separada de recuperacion de calor. Es posible
usar salmuera para enfriar un almacén con tyemparaturas
muy bajas, pero la eficiencia se reduce cada vez mas al disminuir
la temperatura.
Aquí se muestra el sistema de R404a conectado en cascada
para el almacenamiento a muy bajas temperaturas. El condensador
de R404a se enfría evaporando amoníaco del sistema
principal. Esta es una carga adecuada para una unidad semisoldada
pequeña o como una unidad soldada con níquel con
bastidor.
Si el almacén a baja temperatura esta lejos de la sala
de máquinas, las tuberías de R404a podrían
ser demasiado largas. En este caso podría ser mejor situar
la unidad de refrigeración cerca del almacén y enfriar
el condensador con la salmuera de la unida principal. Otra alternativa
es un “heat pipe” con dióxido de carbono com
fluido de trabajo. Entonces podría usarse un PHE soldado con cobre como condensador.
La compresión desde una temperatura de evaporación
de -12°C a la temperatura de la condensación de 45°C
da un COP bajo. Mas importante todavía, el amoníaco
sale con temperaturas de descarga muy altas, en este caso alrededor
de 160°C. Ésta es demasiado alta y conduce a al descomposición
del aceite y al gripado del compresor. Por consiguiente. La planta
está provista por dos compresores conectados en serie (
o un compresor de dos etapas con entrada de refrigerante a presión
intermedia) y un economizador ( ver figura 3) ; aquí se
muestra una unidad soldada con niquel.
Esto tiene la doble función de aumentar el COP y disminuir
la temperatura de descarga a valores mas razonables, 96°C.
Una temperatura de descarga de 96°C todavía es suficientemente
alta para recuperar calor para la producción de agua caliente.
Fácilmente se puede producir agua a una temperatura de
80 a 85°C en un PHE. El condensador está provisto con
una sección del desrecalentamiento para la producción
de agua caliente. Se puede recuperar del 20 a 25% de la energía
de enfriamiento como agua caliente.
El separador se compone de dos partes. La parte horizontal sirve
principalmente como un separador vapor-líquido. El nível
del amoníaco liquido se mantiene en un recipiente vertical.
Debido a su área de paso pequeña comparada con
el recipiente horizontal, el contenido en amoníaco puede
ser pequeño. El nivel de líquido en un separador
no está fijo. Para conseguir una lectura estable para el
flotador que controla la válvula de expansión, el
flotador y la válvula se sitúan en un recipiente
separado que comunica con el recipiente principal El aceite es
insoluble y más pesado que el amoníaco.
El aceite de los compresores se acumula en el punto más
bajo del circuito de termosifón. De este punto el aceite
pasa al tanque de aceite a través de las tuberías
con las válvulas A.
Inevitablemente habrá algo de amoníaco que entrará
en el tanque de aceite. El amoníaco se evapora y el exterior
del tanque quedará cubierto por hielo. Cuando el tanque
está lleno de aceite, el amoníaco no puede entrar,
la temperatura aumenta y el hielo funde.
Esto sirve como señal, visual o por un termómetro,
de que el tanque de aceite está lleno. Entonces se cierran
las válvulas A y se abren las válvulas B. A través
de una de las válvulas B, el amoníaco a alta presión
empuja el aceite fuera del tanque a través de la otra válvula
B hacia el tanque secundario de aceite. Este alimenta aceite a
los compresores.
Si la temperatura ambiente no es suficientemente alta para evaporar
el amoníaco, se puede instalar un calentador eléctrico
o un serpentín con condensado para mejorar la evaporación.
Podría usarse una bomba en lugar del amoníaco de
Alta Presión.
