Esquema de principio

Hacer clic sobre el esquema para tener más detalles sobre el funciónamiento.

Explicación del funciónamiento de los órganos:

El compresor:

El compresor aspira el vapor del fluido que se forma en el evaporador y comprime dicho vapor hasta llevarlo a la presión de condensación.

Válvula expansión:

Controla la distribución del líquido dentro del evaporador para que éste pueda expansiónarse . Controla el caudal de líquido, entrando en el evaporador de manera optimizada para permitir el llenado de líquido en el evaporador hasta producir el frío de manera  correcta y óptima. Evita que el compresor tenga golpes de líquido.

Evaporador:

Es el elemento que permite la absorción de los calores que tenga alrededor por el fenómeno de ”absorción de calor”, es decir, cuando el líquido empieza a cambiarse de estádo líquido a gas.

Condensador:

Recibe los gases  sobrecalentados en alta presión, los enfría de tal manera hasta cambiar su estádo de gas a líquido (siempre en alta presión) a está función se le llama “condensación”.

Calderin:

Es el compensador de líquido, según pida la válvula de expansión. (Veremos este tema más adelante)

 

El evaporador

Diferentes tipos

Evaporador mural

Evaporador de techo

Evaporador a placa
eutécticas

Aeroevaporador con boquilla

Funciónamiento

·        Fluido R 404A

·        HP = 14 bar

·        BP = 4 bar

·        Subenfriamiento = 5°C

En punto 1, el líquido frigorífico está a 14 bar y subenfriado a 5ºC llega a la válvula de expansión termostática, su temperatura alcanza aproximadamente 30ºC, y la entrada de la válvula de expansión es templada.

En punto 2, el líquido se expansióna gracias a la válvula de expansión. La caída de presión es importante casi 5 bar, una parte del líquido está evaporizándose, la temperatura de la mezcla (líquido, vapor) está a 0ºC.

Entre 2 y 3, la mezcla (líquido, vapor) avanza en el evaporador absorbiendo el calor. Hay cada vez más gas que líquido. La presión y la temperatura son constates a 5 bar y 0ºC, todo depende de la relación presión temperatura del R 404A.

En punto 3, la última molécula está, ya evaporada. En este punto tenemos 100% vapor a 0ºC.

Entre 3 y 4, los vapores están todavía en contacto con el aire enfriado, sus temperaturas aumentan. La presión está siempre a 0ºC.

En el punto 4, la temperatura del bulbo está a 6ºC. Los vapores están sobrecalentados 6ºC - 0ºC = 6ºC.
 
 

qas : temperatura del aire a la salida del evaporador

qae : temperatura del aire a la entrada del evaporador

qo : temperatura del  evaporador leída en manómetro de baja BP

En el ejemplo (abajo), el aire llega sobre el evaporador a una temperatura de 8ºC, y se intercambia hasta 4ºC, cediendo los calores al fluido frigorífico:

El Dq sobre el aire = tae-tas = 8-4 = 4°C

La presión del evaporador está a 5 bar, lo que vale para 404A a una temperatura de 0ºC:

El Dq total = tae-to = 8-0 = 8°C

Resulta complicado fijar los valores usuales del D q, en el frío comercial por problemas ligados al escarche y en climatización por problemas ligados a la deshumidificacion.

Por lo tanto para las aplicaciones usuales de los evaporadores enfriados por aire, encontramos:

En climatización:

Un Dq sobre el aire (tae - tas) de 6 a 10°C y un Dq total (tae - to) total de 6 a 20°C

En frío comercial:

Un Dq sobre el aire de 3 a 5°C y un Dq total de 6 a 10°C

Los compresores alternativos

El compresor "abierto"

Un extremo del eje manivela atraviesa el compresor para poder acoplarse al motor de accionamiento.

Fácil de desmontar cuando se necesita intervención interna.

El compresor "hermético accesible"

También se les llama semi herméticos:

El motor y el compresor están  montados en el mismo cuerpo.

El conjunto: culata  pistones, motor eléctrico etc. son totalmente desmontables para realizar cualquier reparación.

El compresor "hermético"

El motor eléctrico y el compresor están montados en el mismo cuerpo que está soldado herméticamente. El  cuerpo no se puede abrir ni reparar.

Los dos están montados en vertical.

Los compresores rotativos

Al girar el rotor comprime los gases expulsándolos al colector de impulsión y al mismo tiempo aspira los gases que vienen desde el cilindro.

Los compresores centrífugos

Un compresor centrifugo contiene un conjunto guarnecido de aletas alabeadas,  girando éstas a alta velocidad en el interior del cuerpo fijo. Los gases, impulsados por estás aletas, ascienden a una alta velocidad y al salir de las mismas se transforman (variación de presión y temperatura) en el difusor de crecimiento de presión.

 

Los condensadores



Estos aparatos permiten a los gases que salen del compresor en alta presión cambiar de estádo gas a estádo líquido, para poder alimentar nuestra válvula de expansión con el líquido necesario hasta producir una buena evaporación. Para tener este cambio de estádo se necesita un enfriamiento que puede producirse por dos medios: Aire o Agua.
 

Diferentes tipos de condensadores

condensador a aire forzado


condensador a serpentina horizontal 

condensador multitubular horizontal

Funciónamiento de un condensador a aire forzado

El esquema representa un condenador a aire forzado:

La instalación que utiliza este condensador es de R 404A.

Punto A: Los vapores del 404A sobrecalentados entran en el condensador con una presión de 17 BAR.

Entre A y B: Los vapores son descalentados para alcanzar la temperatura de condensación.

Punto B: La molécula del 404A está en estádo líquido (Mezcla con vapores saturados) el 404A está a 39ºC, es el principio de la condesación.

Entre B y C: Es el punto de cambio de estádo (condensación). La temperatura de R 404 A es de 39ºC. Cada vez hay menos vapores saturados y más líquido.

Punto C: La última molécula de vapor R 404 A está en estádo líquido. Ya no existe gas. Es el final de la condensación ( 39ºC).

Entre C y D: Con la ayuda del aire que circula ligeramente a través del condensador subenfriamos el líquido y la temperatura está siempre a 39ºC.

Punto D: A la salida del condensador todo el refrigerante está en el estádo líquido y éste está subenfriado a una temperatura de 34ºC. La presión está a 17 bar.
 
 

Subenfriamento = la temperatura de condensación – la temperatura de la salida del condensador

= q [BC] - q D

= 39 - 34 = 5°C

Un subenfriamento del líquido es correcto solo cuando la condensación está terminada, entonces podemos garantizar la alimentación de la válvula de expansióna al 100%.
 
 

·  ¿Que pasa con el aire que pasa a través del condensador?

qas : temperatura del aire a la salida del condensador

qae : temperatura del aire a la entrada del condensador

qk : temperatura de condensación leída en manómetros HP

En el ejemplo (arriba) el aire llega sobre el condensador a 25ºC, se recalienta hasta 31ºC absorbiendo el calor del líquido:

El Dq sobre el aire = qas-qae = 31-25 = 6°C

La presión de condensación es de 17 bar lo que equivale en R 404A a una temperatura de 39º:

El Dq total = qk-qae = 39-25 = 15°C

Generalmente para un condensador de aire forzado, tenemos:

5 £Dq aire £ 10°C

10 £ Dq total £ 20°C

 

Válvula de expansión termostática

Función:

Es el elemento que asegura la alimentación automática del fluido frigorífico a la evaporadora, para poder llenar ésta de líquido según las necesidades caloríficas.

Válvula de expansión termostática con igualización de preison interna:

Casos de utilizacion:

Utilizamos este tipo de válvulas en instalaciones de baja potencia frigorífica:

- la pérdida de carga en el evaporador es insignificante

- el evaporador tiene una sola batería (sin distribuidor de líquido ni colector)

Principio de funciónamiento:

La válvula de expansión regula en función del sobrecalentamiento a la salida del evaporador teniendo en cuenta que la presión y la temperatura son proporcionales.

Función de cierre:

f2: fuerza del muelle (regulación con tornillo)

f'2: fuerza externa, proviene de la presión del evaporador sobre la membrana

F2 = f2 + f'2

Función de apertura:

F1: acción de la presión del fluido del bulbo sobre la membrana

F1 = Pb x S

si F1 > F2 apertura de la válvula

si F1 = F2 equilibrio

si F1 < F2 cierre de la válvula de expansión

Nota:

En régimen permanente F2 es constante y es igual a F1 (la válvula está equilibrada)
 
 

Válvula de expansión termostática con igualización de presión externa:

Tipos de instalaciones:

Es el caso contrario de la primera es decir la utilizamos en instalaciones de gran tamaño como industriales y semi industriales:

- pérdida de carga importante en el  evaporador

- los evaporadores tienen distribuidor de líquido y multibateria

Principio de funciónamiento:

La presión de la salida del evaporador es inferior a la presión de la evaporación. La válvula regula en función de la presión de salida del evaporador y presión de la evaporación, teniendo en cuenta la pérdida de carga en el evaporador.

Fuerza de cierre:

f2: fuerza del muelle

f '2: fuerza de la presión de la salida del evaporador (fluido) sobre la membrana

F2 = f2 + f '2

Función de apertura:

F1: fuerza ejercida por el bulbo sobre la membrana
 
 

si F1 > F2 la válvula se abre

si F2 > F1 la válvula se cierra

si F1 = F2 equilibrio
 
 

Sobrecalentamiento anormal:

Sobrecalentamiento importante > 8°C

Cuando la última molécula de gas se evapora muy pronto nos indica la falta de fluido.

Sobrecalentamento débil < 5°C

Este tipo de funciónamiento es realmente peligroso porque el compresor puede tener fácilmente un golpe de líquido, esto significa una mala regulación de la válvula de expansión termostática o que esté mal seleccionada. En las prácticas de muchos frigoristas aseguran que para regular una válvula de expansión termostática hace falta como mínimo 20 mn.
 
 

Influencia del sobrecalentamiento sobre la potencia frigorífica:

Mas líquido tenemos en la evaporadora más potencia tendremos, sobre todo cuando no tenemos líquido en la zona de sobrecalentamiento. Esto quiere decir que si el sobrecalentamiento (5ºC. 8ºC) es bajo desde luego es mucho mejor tanto para el rendimiento como para el compresor (riesgo mínimo para tener golpe de líquido).

Sobrecalentamiento importante

La válvula está casi cerrada no deja pasar más que un poco de líquido: la potencia es totalmente  baja y Dq sobre el aire también es débil, la presión de baja está más baja de lo normal lo podemos ver a la salida de la válvula de expansión que está escarchada.

Menos sobrecalentamiento

La válvula abierta, deja pasar el fluido sin problema el Dq sobre el aire está bien. Pero el compresor puede tener un golpe de líquido.
 
 

Influencia de la temperatura del aire:

Normalmente cuando la temperatura de la cámara es más baja es necesario prolongar la linea de baja por la sencilla razón, la válvula queda abierta, el evaporador lleno de líquido manteniendo el sobrecalentamiento bajo, el compresor sin tener golpes de líquido y la hegrometria %HR y el Dqtotal son constantes.
 
 

Bombeo de la válvula de expansión termostática:

La válvula está regulada inicialmente para un sobre calentamiento de 7ºC.

- Abrimos la válvula (una vuelta) y la válvula empieza a bombear, el recalentamientovaríade 2ºC a 14ºC.

- Abrimos la válvula una vuelta y ahora tenemos un sobrecalentamiento quevaríadesde 0ºC a 12ºC, si ponemos la mano sobre la línea de aspiración notamos como los golpes de líquido pasan a través la misma línea, de manera periódica.

Ahora sabemos que cada vez que abramos la válvula una vuelta cada vez la potencia de la misma es mayor, por fin cuando la válvula empieza a bombear el líquido podemos decir que la válvula y el evaporador están trabajando en la máxima potencia.
 
 

Montaje de la válvula de expansión termostática:

Montaje del bulbo:

El bulbo debe montarse a la salida del evaporador, en la parte horizontal del tubo de aspiración, para montarlo hay que tener en cuenta la posición: Tiene que ser entre 8 y 4h, para evitar que tenga mal señal (aceite dentro la tubería de baja).

Montaje del igualizador:

El igualizador tiene que ser montado a después del bulbo.

Utilizando un distribuidor de líquido:

Utilizamos normalmente un distribuidor de líquido cuando tenemos un evaporador con múltiples baterías y seguramente la instalación es industrial o similar, también usamos siempre una válvula de expansión termostática con igualizador a presión externa. El cabezal del distribuidor debe montarse en vertical, los capilares tienen que tener la misma longitud y el mismo diámetro, montando los capilares hay que ponerlos de manera de no tener trampas de líquido.
 
 

Distribuidor con limitador de presión MOP (Maximum Operating Pressur):

PARA EMPEZAR VOY A DAR UNA IDEA GENERALIZADA SOBRE ESTOS TIPOS DE VÁLVULAS PORQUE MÁS TARDE LO EXPLICARE MÁS A FONDO Y CON ESQUEMAS ANIMADOS.

Normalmente utilizamos este tipo de válvulas cuando el compresor se sobrecarga en el tiempo de arranque, se utilizan en instalaciones de bajas temperaturas, cambiando la masa fluídica en el bulbo de la válvula obtendremos la función MOP:

- Por debajo del punto MOP la válvula MOP regula como una tradicional.

- Por encima del punto MOP el sobrecalentamiento no se puede controlar, la válvula MOP se cierra  hasta que la presión del evaporador esté por debajo de la presión MOP, una vez está función este alcanzada la válvula vuelve a trabajar como válvula tradicional.
 
 

Regulación:

Material necesario:

A parte de un manómetro hay que tener un termómetro sensible (electrónico).

Regulación:

Si la válvula está bien seleccionada entonces la regulación está hecha en el fabricante, tiene una regulación de sobrecalentamiento de 5ºC (según danfoss la selección: Q nombre de la válvula=Fo). Si hemos subdimentionado los valores aceptables por danfoss (Q nominal de la válvula < Fo <Q max válvula=Q nominal x 1.2), hay que abrir ligeramente la válvula.

Para que la regulación sea estáble no olvidar que tenemos que tener la temperatura de consigna y la del local muy similares.

La técnica consiste a tener una válvula con límite de bombeo:

- Si el sobrecalentamiento es estáble, abrir la válvula hasta tener un bombeo.

- Y si bombea demasiado, cerrarla

No se puede maniobrar la válvula más que 1/2 vuelta, el límite del bombeo puede jugar sobre un 1/4 o 1/8 de vuelta, y esperar mínimo 15mn entre cada regulación.

Cuando la instalación está al límite de bombeo solamente hay que cerrar ligeramente la válvula hasta eliminar el bombeo.

La válvula estárá regulada con un sobrecalentamiento mínimo posible que pueda tener, asegurando el llenado del evaporador. Esto sin ningún bombeo. Durante la regulación, la HP tiene que ser mucho más estáble porque la capacidad de la válvula depende de la misma.

Problemas de la regulación

- si el orificio es pequeño

- a falta de gas

- vaporización parcial en la línea de líquido

- orificio demasiado grande

- el evaporador muy pequeño

Conclusión

La regulación de las válvulas es muy lento, normalmente es mejor trabajar con la regulación inicial.

Para abrir la válvula sin tocar la regulación solamente hay que calentarla con la mano.

El visor de líquido

Función:

Nos indica:

- el estádo del fluido frigorífico en el conducto del líquido de la instalación

- la existencia de humedad en el circuito

- se puede utilizar también para indicar la entrada de aceite al compresor viniendo del separador de aceite

Construcción:

Está fabricada con latón matizado al caliente. El indicador de la humedad contiene una sal química que al variar la humedad la salvaríade color al contacto con el fluido frigorífico.

El color verde indica que la humedad es mínima de la que se puede tener normalmente en una instalación.

El color amarillo indica y garantiza que hay efectos nocivos (acidez). Estos cuerpos provienen de la humedad.

Cuando el color amarillo aparezca hay que cambiar el deshidratador e intervenir la máquina. Una falta de líquido o subenfriamiento se señala en el visor de líquido (burbujas).

NOTA: La explicación que damos sobre este elemento tan importante en un circuito frigorífico es muy breve; lo volveremos a tratar más a extensamente en las próximas páginas.
 

Filtros deshidratadores

Función:

Eliminan con eficacia:

- La humedad: la absorbe y la almacena para impedir la formación de hielo dentro de la válvula de expansión.

- Los ácidos nocivos: los almacena para impedir la corrosión de las partes mecánica y eléctrica.

- Las partículas perjudiciales: como barro y productos de descomposición de aceite.

- Las materias las elimina mediante un sistema de filtración muy eficaz lo cual quiere decir: EVITAR FUTUROS PROBLEMAS A NIVEL DE VÁLVULAS, CAPILARES, ETC...
 

Constitución:

El deshidratador tiene relativamente un diámetro grande para evitar la caída de presión. Se puede montar en todos los sentidos: horizontal, vertical, etc. Una flecha indica el sentido del montaje. Está compuesto de una mezcla de gel de silicona, un tamiz molecular y también óxido de aluminio activado.

El calderin

Esquema de principio:

Función:

También llamada “la botella de líquido” y su función es la siguiente:

Carga una capacidad de líquido suficiente para mantener un buen funciónamiento de la instalación.

Cuando el grupo está en marcha el calderin está totalmente sobre presión lo que permite al líquido de salir hacia la válvula de expansión pasando por el filtro secador sin ningún problema.
 
 

Medidas:

Para seleccionar el calderin de una instalación procedemos de la siguiente manera:

Capacidad = 25% S V int evaporador + 50% S V int condensador + la cantidad de líquido que tenemos en línea de líquido (según instalación).

Tendremos en cuenta la capacidad de la línea de líquido sólo cuando ésta última es demasiado larga.

Tenemos que elegir el calderin de forma que sea capaz de mantener la instalación  determinando la fórmula antes citada.

NB: si usamos un regulador de condensación, la capacidad determinada según la fórmula tiene que ser multiplicada por 2.

Puesta en marcha

Actuacion preliminar para la puesta en marcha:

  1. Hacer vacío.
  2. Romper el vacío con nitrógeno seco y buscar fugas (con lámpara haloïd), si se trata de los gases R22, etc., los ecológicos tienen otras métodos de buscar fugas trataremos estos temas en las páginas siguientes.
  3. Fin del vacio.
  4. Prerregular los presostatos (la regulación teórica).
  5. Prerregular el termostato (salvo electrónico).
  6. Regulación de los relés térmicos.
  7. Regulación del relé térmico del compresor. Si es externo hay compresores que llevan protección interna (2 horas) entonces no hay regulación porque está dada por el fabricante y no se puede cambiar.
  8. Verificar si los fusibles están bien calibrados.
  9. Precargar la máquina con gas y poner en marcha cargándola mientras esté en marcha hasta la carga total. Si sabemos el peso del gas que necesita la máquina podemos hacer la carga completa con la máquina parada y después pasar a la puestá en marcha.

Por su puesto se puede realizar la mayoría de estos trabajos mientras estámos haciendo el vacío.

¿Qué debemos hacer después de la puestá en marcha?

  1. Preparar las sondas necesarias para medir el sobrecalentamiento, y los Dq totales.
  2. Esperar al régimen permanente porque es posible que haya que añadir gas, normalmente el visor y la instalación os guiará hasta el buen funciónamiento (subenfriamiento nulo, poco fluido en visor, imposible de bajar la temperatura).

¿Que hacemos durante el regimen general?

  1. Terminar la carga hasta tener un subenfriamiento de 4 a 7°C.
  2. Modificar la regulación de la válvula de expansión. Si el sobrecalentamiento no está alcanzado éste tiene que ser entre 5 y 8°C.
  3. Verificar las diferencias de temperatura: evaporador, condensador.
  4. Regular los relés según el régimen general.
  5. Regular termostatos.
  6. Regular presostatos.
  7. Anotar los parámetros y las regulaciónes adquiridas, así tendremos un historial sobre la máquina en caso de avería.

Funcionamiento del compresor a pistón

Como ejemplo de funciónamiento supongamos que el compresor funcióna con  gas 404A, sus condiciones de funciónamiento son los siguientes  HP=15 bar; BP=4 bar
 
 

Carrera descendiente del pistón

El pistón está en punto muerto (punto 1). Para no tener golpes contra la caja de válvulas, hay un espacio mecánico al que llamamos espacio neutro, está en la parte superior de la cámara de compresión, la válvula HP está abierta. Teniendo en cuenta que el compresor acaba de terminar la expulsión del gas, en la cámara de compresión tenemos 15 bar; la válvula BP está cerrada por lo que la diferencia de presión la obliga a pegarse al asiento de la culata.

Mientras que el pistón va bajando alejándose de la cámara de compresión el fluido gas sigue evaporándose, así que la presión disminuye; la válvula BP no puede abrirse hasta que la presión dentro el cilindro es ligeramente inferior a 4 bar, lo que se produce en punto 2. La carrera entre el punto 1 y 2  solamente sirve para expansiónar los gases. Ninguna molécula de gas puede entrar en la cámara de compresión...

El pistón está en el punto muerto inferior (punto 3). El cilindro está completamente lleno de gas a 4 bar, pero el pistón ha aspirado solamente el gas existente entre el punto 2 y 3
 
 

Carrera montante del pistón

El pistón está en punto muerto abajo, y  no aspira más que el gas contenido entre el punto 2 y 3.

Mientras que el compresor va subiendo la presión aumenta en la cámara de compresión (la válvula BP entonces está cerrada) hasta provocar la apertura de la válvula de HP (punto 2). La salida de gas está a 15 bar en la tubería de alta.

El pistón está ahora en su punto muerta superior y el espacio extremo tiene exactamente la misma cantidad de vapor a 15 bar que en la primera figura de la carrera descendiente.

Generalidades

Un presostato BP es un órgano fluidico que funcióna a la valor de baja presión según la regulación para abrir o cerrar el contacto eléctrico.

Existe dos tipos de presostato de baja BP:

El presostato BP con rearme manual: está siempre utilizado por la seguridad pero el presostato con rearme automático serví para la regulación.

Tendremos:

consigna = cierre de contacto

diferencial = cierre de contacto - corte

Comparación del funciónamiento de las válvulas termostáticas

Vamos a utilizar como soporte, una instalación de R22, usando un regulador termostatico, con el que aseguraremos una regulación de una temperatura media de -10ºC.

Funciónamiento de una válvula termostáticas clásica.

Régimen permanente

Hemos regulado la válvula para que tenga un sobrecalentamiento de 5ºC, la temperatura de cámara está a -10ºC, la temperatura del evaporador está a -20ºC, es decir, tenemos un Dqtotal de 10K según la relación: presión - temperatura. La temperatura qo=-20ºC nos da Po=1,4 bar, el sobrecalentamiento es de 5ºC, la temperatura del bulbo de -15ºC, en el bulbo tendremos una mezcla líquido-gás (R22) a -15ºC y la presión Pb=1,9 bar estámos en este momento en régimen permanente, la válvula está en equilibrio Pb=Po+Pr. La presión de regulación de la válvula es Pr=Pb-Po=0,5 bar. Durante está función guardaremos los valores de regulación y supongamos que la válvula inyecta 1 kg/h de líquido en el evaporador, está cantidad asegurará el llenado del evaporador y el buen funciónamiento de la instalación: Fo(-10ºC). Pasp=1,4bar.

Desplazamiento de la consigna del termostato para mantener qcf=-20°C

La temperatura de la cámara baja, como el Dqtotal queda constante, tenemos ahora una temperatura del evaporador to=-30ºC. Está temperatura de la evaporación nos da una presión de la misma Po=0,6 bar, la válvula se encuentra con un nuevo punto de equilibrio y podemos aplicar de nuevo Pb=Po+Pr. Sin modificar la regulación, la presión en el tren termostatico es Pb=0,6+0,5=1,1 bar. Los gases se han condensado dentro del bulbo, hay menos gas y más líquido con una presión Pb=1,1 bar y una temperatura qb=-24ºC. El sobrecalentamiento es de -24ºC -(-30ºC)=6k. La válvula de expansión se cierra ligeramente. Como la zona del sobrecalentamiento es cada vez mayor a causa del cierre de la válvula de expansión tenemos menos sitio para el líquido lo que nos da una potencia frigorífica Fo(-20ºC)< Fo(-10ºC). Además el caudal del fluido ha cambiado en el evaporador inferior (caída), 0,8 kg/h por ejemplo. Si hay menos líquido, menos vapor suministramos, la BP disminuye Pasp=0,6 bar. El evaporador una vez más está funciónando correctamente.

Desplazamiento de la consigna del termostato para mantener qcf=0°C

La temperatura de la cámara de frío aumenta. Como el Dqtotal queda constante, ahora hay una temperatura de evaporación qo=-10ºC. Está temperatura de evaporación nos da una presión Po=2,5 bar. La válvula se encuentra nuevamente en equilibrio y podemos aplicar Pb=Po+Pr. Sin modificar la regulación, la presión en el tren termostatico es de Pb=2,5+,0.5=3 bar. El líquido se ha evaporado dentro el bulbo, entonces tenemos menos líquido y más gas. Está mezcla tiene una presión de Pb=3,1 bar y una temperatura qb=-6ºC. El sobrecalentamiento alcanza -6-(-10)=4ºC. La válvula está abierta ligeramente. Como la zona del sobrecalentamiento es más débil a causa de la abertura de la válvula de expansión, no habrá sitio para el líquido, por esto tendremos una potencia Fo(0ºC)> Fo(-10ºC). El caudal volumétrico del evaporador ha aumentado y una importante cantidad de líquido en los vapores (1,2 kg/h por ejemplo). Si tenemos más líquido podemos suministrar más vapor, y la BP aumenta. Pasp=2,5 bar. El evaporador otra vez funcióna correctamente.

Funciónamiento de una válvula de expansión (M.O.P.)

El punto MOP

Hemos elegido un MOP(-15ºC). La primera molécula del bulbo aparecerá a una temperatura de -15ºC. La regulación de la válvula termostáticas está para mantener un sobrecalentamiento de 5ºC. La temperatura de la cámara es de -10ºC. La temperatura del evaporador es de -20ºC. Tenemos entonces un Dqtotal de 10ºC. Según la relación, presión temperatura, una temperatura del evaporador qo=-20ºC nos da Po=1,4 bar. El sobrecalentamiento es de 5ºC, la temperatura del bulbo es de -15ºC. En el bulbo de la válvula de expansión tenemos una mezcla líquido gas de R22 à -15ºC, y la presión es Pb=1,9 bar. Estámos trabajando en régimen permanente, la válvula está equilibrada. Tenemos Pb=Po+Pr. La presión de la regulación Pr=Pb-Po=0,5 bar. Durante está demostración guardaremos este parámetro de la regulación. Supongamos que la válvula termostáticas inyecta 1 kg/h en el evaporador. Está cantidad asegurará un funciónamiento correcto y por supuesto un rendimiento óptimo: Fo(-10ºC). Pasp=1,4bar.

Desplazamiento de la consigna del termostato para mantener qcf=-20°C

La temperatura de la cámara de frío es baja. Como Dqtotal sigue constante, la temperatura de la evaporación qo=-30ºC. Está temperatura nos da una presión de evaporación Po=0,6 bar. De nuevo la válvula está equilibrada, podemos aplicar Pb=Po+Pr. Sin modificar la regulación, la presión en el tren termostatico es de Pb=0,6+0,5=1,1 bar. Hay gases que se han condensados en el bulbo, por lo tanto menos gases y más líquido. Está mezcla líquido-gás tiene una presión Pb=1,1 bar a una temperatura de qb=-24ºC. Por supuesto el sobrecalentamiento es -24-(-30)=6ºC. La válvula cierra ligeramente. Como la zona del sobrecalentamiento es más grande a causa del cierre de la válvula de expansión, hay menos sitio para el líquido y la potencia frigorífica es Fo(-20ºC)< Fo(-10ºC). Además de una caída de la masa líquido en el evaporador, tenemos una cantidad del líquido inferior en el evaporador (0,8 kg/h por ejemplo). A menos líquido suministramos menos vapor y la BP disminuye. Pasp=0,6 bar. El evaporador vuelve a funciónar correctamente.

Desplazamiento de la consignas del termostato para mantener qcf=0°C

La temperatura de la cámara aumenta, es decir el aire está a 0ºC llegando a la zona del sobrecalentamiento. Este aumento ha permitido que se evapore la ultima molécula en el bulbo. En el tren termostatico, sólo existe gas del fluido frigorífico, estos vapores no causan aumentación significativa de la presión en el bulbo Pb. Es por eso que podemos decir que Pb queda constante e igual a la presión de los vapores que están saturados. Pb=1,9 bar. Todavía no hemos tocado la regulación de la válvula y tenemos siempre Pr=0,5 bar. La válvula se encuentra en el punto de equilibrio teniendo que aplicar Pb=Po+Pr. Encontramos que Po=1,4bar. La presión de evaporación está limitada a un valor máximo que corresponde al punto MOP. La entrada de la válvula está embridada. Inyecta la misma cantidad de líquido que a -10ºC. El 1kg/h de líquido se evapora más rápido porque la temperatura del aire que pasa por el evaporador está más caliente, la zona del sobrecalentamiento es grande y el sobrecalentamiento es enorme Fo(0ºC)=Fo(-10ºC). En el evaporador se concentra mucho hielo y Dqtotal está elevada (20ºC). La presión de aspiración se encuentra limitada. Nunca se debe utilizar una válvula MOP para un funciónamiento por encima del punto MOP, sino el sobrecalentamiento será enorme también. Se corre el riesgo de deteriorar las juntas, la culata (parte mecánica).

Funciónamiento de la expansión por capilar.

En régime permanent

Hemos elegido un capilar para mantener un sobrecalentamiento de 5ºC. La temperatura de la cámara es de -10ºC. La temperatura de evaporación es de -20ºC. Tenemos un Dqtotal de 10ºC. Según la relación presión temperatura, la temperatura de evaporación qo=-20ºC nos da Po=1,4 bar. Supongamos que el capilar inyecta 1 kg/h de líquido en el evaporador. Está cantidad inyectada asegura el llenado del evaporador así como un funciónamiento totalmente correcto: Fo(-10ºC). Pasp=1,4 bar.

Desplazamiento de la consigna del termostato para mantener qcf=-20°C

Este capilar está calibrado para inyectar 1 kg/h de líquido en las condiciones precedentes. Como su DP ha aumentado, inyectará más líquido. Imaginamos que inyecta 1,2 kg/h en estos nuevas condiciones de funciónamiento. Estos 1,2kg/h se evaporan menos porque la temperatura del aire es más fría. Inyecta más por lo tanto la capacidad del evaporador ha disminuido. Es así como llega una mezcla (líquido gas) que llega a la línea de aspiración. El compresor recibe un golpe de líquido! Este funciónamiento es super peligroso. nunca habrá que hacer trabajar un capilar fuera de su campo calibrado a riesgo de deteriorar el sistema frigorífico.

Desplazamiento de la consigna del termostato para mantener qcf=0°C

Está vez el DP del capilar disminuye, el capilar inyecta ahora menos líquido. Imaginemos que está inyectando 0,8 kg/h de líquido en el evaporador. Estos 0,8 kg/h se evaporan porque la temperatura del aire ha aumentado. El capilar inyecta menos líquido por lo tanto su capacidad ha aumentado. Es el gas que nos llega caliente a la línea de aspiración. La temperatura de la descarga aumenta de manera exagerada a riesgo de deteriorar la culata y el aceite. Nunca hay hacer trabajar un capilar fuera de su campo calibrado.

La válvula de expansión eléctrica

Presentación:

La expansión secuencial está asegurada por una electroválvula tipo AKV (Danfoss) y su funciónamiento es cronoproporcional. El tiempo de abertura de está válvula es de 6 seg de manera proporcional al valor del sobrecalentamiento constatado. Si el sobrecalentamiento aumenta, el tiempo de la abertura aumenta los 6 seg. Si el sobrecalentamiento disminuye el tiempo de la apertura disminuye 6 seg. Está variación de tiempo de la abertura de la válvula permite hacer modular la potencia de la válvula de expansión.

Ventajas de este tipo de válvulas de expansión:

Presostato B

Generalidades

Un presostato de alta HP es un órgano fluidico que función con los valores de presión que detecta para abrir o cerrar el contacto eléctrico.

Normalmente está siempre utilizado por la seguridad, pero se puede poner para la regulación.

Encontramos:

consigna = corte

diferencial = cortar - cerrar el contacto

Regulación de la presión del evaporador

Función:

Sirve para mantener una presión mínima y predeterminada del evaporador a la regulación inicial.

Protege el evaporador de las "exageradas" bajas temperaturas (relación presión temperatura). También evita la disposición de la escarcha sobre los intercambiadores de líquido (evaporadores multitubulares, por ejemplo). Garantizando una presión mínima del evaporador y un buen % de humedad relativa, el género está en un estádo característico sin deshumidificación, como por ejemplo las flores éstas son muy sensibles a la variación de la humedad (se deshidratan fácilmente): en caso de problemas de baja presión BP.

Con la ayuda del esquema veremos que con una disminución de 5ºC de la temperatura de evaporación tendremos una caída de la hidrometría de la cámara, mismo si su temperatura queda constante (15ºC).

Símbolos:

Se monta entre la salida del evaporador y la línea de aspiración del compresor.

Principios de funciónamiento:

 

Esquema del regulador

Está equipado de una chapeleta la cual tiene una superficie igual a la de la membrana llamada igualizador. Gracias a este importante sistema, la fuerza ejercida por la presión de baja no actúa ni sobre el cierre ni sobre la abertura del regulador: dos fuerzas opuestás el resultado es nulo.

 

Balances de fuerzas:

Fuerza de cierre Ff:

Ff1 = fuerza ejercida por la presión atmosférica sobre la membrana del igualizador

Ff2 = fuerza ejercida por la presión del muelle sobre la superficie de la membrana

Ff = Ff1+Ff2

La presión del muelle ajustable con la ayuda del tornillo de regulación, una vez la regulación está hecha queda constante. La presión atmosféricavaríaen proporciones relativas, entonces podemos decir que Ff queda constante una vez regulada, por eso la llamamos fuerza de regulación.

Fuerza de abertura Fo:

Fo = fuerza ejercida por la presión de la evaporación Po sobre la superficie de la chapeleta

Si Fo > Ff, el regulador abre.

Si Ff > Fo, el regulador cierra.

Si Ff = Fo, la chapeleta de regulador está en equilibrio.

Funciónamiento en régimen permanente:

En el momento del arranque del compresor, la presión de la evaporación es superior a la presión de la regulación. El regulador está abierto, el compresor aspira en el evaporador y provoca una bajada de presión Po. La presión de la regulación es mayor que Po. En el momento del rearranque del compresor, la presión de la evaporación es superior a la presión de la regulación. El regulador está abierto. El compresor aspira en el evaporador y provoca una disminución de presión Po. La presión de la regulación es ahora mayor que Po el regulador se cierra lentamente permitiendo al evaporador producir nuevos vapores que justificaran una subida de Po y la reabertura del regulador. Al principio la chapeleta del regulador será un sujeto con una oscilación amortizada, y después encontrará la función de equilibrio hasta la próxima parada del compresor (ver esquema).

 

Problemas causados por un regulador sobre una regulación pump-down:

Riesgo del ciclo corto:

Después de una parada por pump-down, solamente la línea de aspiración queda vacía ya que el regulador está cerrado para mantener Po en el evaporador.

El cierre de contacto del presostato de baja está también regulado en función del Po; por lo que interpretamos que en cada abertura del regulador, el compresor arranca y vacía de nuevo el circuito de los vapores: es un CICLO CORTO. Repitiéndose en un tiempo muy corto.

Solucion: si colocamos un regulador de presión del evaporador no podemos parar la instalación por pump-down.

Riesgo de migración de fluidos en la línea de aspiración del compresor:

Como ya hemos visto antes, el evaporador no está vacío, sea cual sea la regulación utilizada.

En invierno si el grupo de condensación está instalado en el exterior, su temperatura puede llegar a ser inferior a la del evaporador. El líquido migrará y provocará un golpe de líquido en el compresor.

En este caso habrá que vaciar el evaporador de líquido.

La solución consiste en instalar una electroválvula bypass sobre el regulador. Está válvula tiene que ser normalmente cerrada para no perturbar el funciónamiento de la instalación en el caso que se queme la bobina.

Para conectarla solamente usar el contacto inversor del termostato del regulador.

Regulación del regulador:

El regulador está equipado por una toma manometrica que nos permite la lectura de la presión Po (hay que llevar material adecuado para maniobrar y regular este tipo de aparatos sino lo podremos deteriorar fácilmente)

En primer lugar abrimos el regulador a tope, verificar los parámetros del buen funciónamiento (sobrecalentamiento, subenfriamiento) en régimen permanente. Luego regular cerrando el regulador hasta tener la presión Po.

Otras precauciones para instalaciones equipadas con reguladores:

Casos de instalaciones con muchas etapas y un solo compresor:

Para hacer una instalación que comporta dos cámaras de frío con diferentes: temperaturas, velocidad de rotación y tipo del genero. Si hablamos de ahorro energético, utilizar un solo compresor.

Cámara A: sala de cortes de una carnicería qCFA=7°C; HRA=90% => qoA=2°C

Cámara B: sala de conservación de la carne qCFB=-20°C; HRB=90% => qoB=-25°C

Utilizaremos una regulación pump-down.

Esquema del circuito frigorífico inicial previsto:

Como los dos evaporadores están ligados por un tubo, es evidente que tendrán la misma presión.

Para poder mantener la temperatura de la cámara B, tenemos que evaporar a -25ºC.

La temperatura de la etapa A está a -25ºC. El Dqtotal, del evaporador A seria 7-(-25)=32ºC. Con un Dqtotal, sería imposible mantener la hegrometría requerida.

Por eso las etapas de alta temperatura están equipadas por un regulador de presión del evaporador.

En la línea de la etapa de baja temperatura pondremos una válvula de retención para evitar la migración de los líquidos no deseados.

Regulación de capacidad

Introducción

En el ejemplo trataremos una instalación de dos etapas de temperatura y un solo compresor.

En el régimen permanente, la etapa A suministra qmA y la etapa B suministra qmB, el compresor está seleccionado para aspirar qmA y qmB.

Si la etapa A llega a la consigna, el termostato ordena el paro de la electroválvula (solenoide), el evaporador no suministra vapores importantes y la válvula de regulación de capacidad se cierra. La aspiración del compresor sólo tiene qmB, por lo tanto el compresor está buscando qmA+qmB...

La presión de aspiración disminuye cuando asciende a 0,2 bar el presostato de baja para el compresor. Pero la etapa B necesita alimentación para producir frío, y su electroválvula queda abierta. Después, la presión aumenta hasta el punto que la detecta el presostato de baja, el compresor arranca: Este ciclo se llama..... COURTS CYCLES...

La presión de baja disminuye el DP de la válvula de expansión de la cámara B que aumenta.La potencia de la válvula de expansión aumenta también, lo que nos provoca un aumento de potencia de la válvula de expansión de la etapa B implicando el aumento de qmB. A este efecto ponemos la instalación en compromiso entre PoB inicialmente y 0,2 bar. Por ejemplo hay una estábilización de 0,2 bar que corresponde a -20ºC en el caso de R134ª. Llegamos a mantener la temperatura de la cámara pero la humedad relativa es imposible. Naturalmente el Dqtotal pasa a -10-(-20)=10ºC, la HR tendrá 77%, el genero puede quedarse deshidratado y finalmente la evaporadora se llena de escarche rápidamente...

Si la etapa B llega a la temperatura de la consigna nos provoca lo mismo que en el primer caso: paro del compresor, válvula de la etapa A abierta, la condición frigorífica de la etapa no es satisfactoria; entonces llegaremos a lo mismo que antes cada vez que pare o que consigne una etapa...COURTS CYCLES...

Cualquier etapa que pare, tendremos como he dicho antes un mal funciónamiento de la instalación, hay una manera lógica con la que podemos trabajar a dos etapas con un solo compresor (LO VEREMOS MÁS TARDE) sino no hay más remedio habrá que instalar un regulador de capacidad:

Regulador de capacidad

Simbolo

Lo encartamos instalado en un bypass entre la línea de alta presión (salida compresor) y la línea de baja ,en este bypass encontramos también una electroválvula para la función pump-down...

Funcionamiento

Cuando la presión de aspiración disminuye es señal de que el compresor está sobrepotenciado, tiene que abrir la válvula inyectando gas caliente a la aspiración y así equilibra la presión de baja complementando la falta de presión que requiere el compresor y la instalación.

Principio de funcionamiento

Controlando la presión de baja en está fase, la presión de alta es insignificante, porque nos sobra potencia en línea de alta ya que tenemos una etapa de menos. Aplicando la presión de aspiración Pa por debajo la chapeleta, la alta está aplicada simultáneamente sobre la membrana del ecualizador y encima de la chapeleta, las fuerzas engendradas en este caso se anulan porque son las mismas pero en sentidos opuestos. El asiento de chapeleta se desplaza por encima de la misma para asegurar la abertura cuando la presión disminuye.

Influencias del regulador sobre el circuito

El regulador inyecta gas caliente saliendo directamente del compresor, este gas pasa atreves del regulador y un poco de este gas se expansióna antes de llegar a la línea de aspiración, se realiza una mezcla de gases calientes y fríos que llegan al evaporador entonces la tempera y la presión aumentan ligeramente. Dentro del evaporador, mientras vaya inyectando gas la presión de la línea de aspiración aumenta hasta llegar al punto requerido como normalmente nos sube también la temperatura de la línea de alta. Hay un gran riesgo de deteriorar el lubrificante y también las juntas por eso instalamos una válvula de expansión termostática a inyección, poniendo el bulbo en la línea de alta directa del compresor para controlar el sobrecalentamiento de los gases calientes que salen del compresor y añadimos una electroválvula que servirá para pomp-down.

Regulaciónes de condensación

Introducción:

La temperatura y la presión de condensación varían en proporciones muy importantes, en función de la temperatura de la entrada del aire de condensación por lo que tenemos siempre Dqtotal = constante.

Según el esquema daremos al condensador una entrada de aire de 30ºC y una presión de condensación de16,2 bar con R22. Está presión nos da una temperatura de condensación de 45ºC. El Dqtotal del condensador es de 15ºC.

En invierno tendremos por ejemplo una temperatura de 11ºC y como el Dqtotal de la condensación es constante la temperatura de la condensación es de 26ºC y la presión cae a 9,6 bar.

Como la alta presión hace una caída, DP de la válvula de expansión cae también. Entonces inyectamos menos líquido en el evaporador y éste producirá menos vapor. El compresor estárá sobrepotenciado y la BP disminuirá. La instalación parará por presostato de baja BP.

En Invierno hay que procurar mantener la presión de alta HP con un valor medio anual; de este tema hablaremos a fondo más adelante.

Diferentes procesos de regulación:

Regulador de la presión de condensación:

Símbolo:

Encontramos el regulador de la presión de condensación instalado a la salida del condensador, tenemos que añadir una válvula diferencial o un regulador de presión de la botella acumuladora (caderín).

Esquema de funciónamiento:

Funciónamiento de un dispositivo regulador + válvula diferencial.

Carga de fluido y dimensión del caderín:

Para que la instalación funcióne todo el año de manera óptima en cualquier estáción, hay que instalar un caderín que sea capaz de cargar totalmente la capacidad de la instalación. Pensemos que en invierno el fluido está bloqueado en el condensador. Por todo ello será necesario escoger una botella con una capacidad hasta dos veces superior a la inicial.

En cuanto a la carga de fluido frigorífico, si efectuamos la carga de la instalación en verano, deberemos realizar un apunte de carga para invierno.

La solución de Echout Francis:

Como ya hemos visto al principio, la AP flotante provoca problemas a nivel de DP de la válvula de expansión y por lo tanto a nivel de potencia. En lugar de regular la alta presión podemos actuar sobre la potencia de la válvula de expansión. Para esto tendremos que equipar la instalación de dos válvulas de expansión montadas en paralelo. Una seria dimensionada para la función de verano y el otra para invierno. Un termostato en el que el bulbo seria emplazado a la entrada del aire del condensador para maniobrar en una u otra válvula según la estáción.

Indice:

T1 - termostato de consigna de ambiente
T2 - termostato de selección de estáción
Y1 - electroválvula verano
Y2 - electroválvula invierno

La regulación de arranque

Introducción

Si tenemos por ejemplo una instalación equipada con desescarche eléctrico, el gas con el que trabaja es R22 que está previsto a una temperatura de evaporación -20ºC, lo que corresponde a una presión de Po=1,5 bar. El termostato fin de ciclo arranca la instalación a una temperatura de +10ºC, después de un desescarche la presión aumenta lo que nos da qo=10ºC et donc Po=5,8 bar.
La potencia frigorífica ha aumentado casi 1,2 veces (ver válvula de expansión). El condensador se va a encontrar corto de condensación en función del régimen permanente.
La alta presión aumenta.

Esto tiene un riesgo: podemos tener un paro por presostato de alta HP o un corte del relé térmico del compresor. Para evitar estos defectos de funciónamiento hay que guardar la presión de la aspiración constante Pasp que sería igual a la del régimen permanente (debemos mantener Pasp = 1,5bar).
On peut utiliser un détendeur MOP ou un régulateur de démarrage.

Simbolización

Esquema de funciónamiento de un regulador de arranque

Si la presión de aspiración es superior a la presión de la regulación, el regulador se cierra y no permite al flujo del vapor llegar a la línea de aspiración, el compresor se encuentra aislado del evaporador, la presión de aspiración disminuye, la función está detectada por el regulador lo que le permite abrir y dejar el paso libre a los vapores, es un elemento de bridaje que controla los vapores que llegan al evaporador en función de sus presiónes en régimen permanente, el regulador no tiene ninguna influencia sobre el funciónamiento de la instalación, sólo actúa después del desescarche o cuando existe una carga térmica suplementaria en la cámara.

El diagrama psicométrico

Presentación:

El diagrama psicométrico también llamado el diagrama del aire húmedo, es representado de la manera siguiente (T,x) :

La temperatura seca: Ts

Es la temperatura leída en un termómetro ordinario agitado al aire libre y abrigado de los rayos térmicos, es decir a la sombra. La lectura de está temperatura se hace sobre la escala horizontal de la parte baja del diagrama y se expresa en grados centígrados ºC. Toda la recta vertical es un isotermo.

Existencia del agua en un local: x o r

Es el peso del vapor de agua contenido en 1 kg de aire seco. Se lee en la escala vertical a la derecha del diagrama y se expresa en kilogramo de agua por kilogramo de aire ( kg de agua/ kg de aire) se desplaza según la horizontal en el diagrama.

Humedad relativa: HR

El grado hidrométrico j del aire está en función del peso del vapor de agua contenido en el aire con el peso del vapor de agua que este aire contendría si estuviera saturado.

j = x / x'

La humedad relativa es la expresión de está relación en %. Se puede leer con la ayuda de las curvas situadas en el interior del diagrama.

Entalpia del aire: H

Es la cantidad de calor necesario para elevar un kg de aire seco a un grado ºC. Se lee en la escala oblicua situada en la curva de saturación. Se desplaza según la misma recta que la temperatura húmeda y se expresa en kJ /kg del aire.

Temperatura húmeda: Th

Es la temperatura indicada por un termómetro en el que el bulbo se encuentra en un algodón hidrófilo humidificado. Este termómetro está emplazado en un lugar en el que relativamente corre el aire rápido 2 m/s. El aparato que sirve para medir la Ts y Th se llama psicómetro.

Para encontrar la temperatura húmeda, proyectamos octogonalmente el eje de la temperatura seca sobre la curva de saturación. La temperatura húmeda se lee a la derecha de la saturación del diagrama y se desplaza según una oblicua. Se expresa en ºC (grado Celcius).

La temperatura del rocío: Tr

Es la temperatura que el aire húmedo va lentamente enfriando, llegando sobre la curva de saturación. Está temperatura del aire provoca la aparición de nieblas que reposan en forma de rocío sobre los alrededores.

El volumen masico (especifico): v"

Es el volumen ocupado en la presión atmosférica por 1 kg de aire húmedo. Se expresa en /kg de aire. Se lee en el diagrama sobre la derecha oblicua, escala de abajo del diagrama.

Utilización del diagrama psicométrico

para el tratamiento del aire 

La calefacción

La calefacción del aire está asegurada por una batería caliente que tiene como símbolo: ver representación.

La evolución del aire en la batería se representa de la siguiente manera:

Representado por una recta horizontal que se desplaza de la izquierda hacia la derecha.

La cantidad de calor a aportar al pasar del estado A al estado B se calcula de la siguiente manera: 

PBC+ = M ´ (HB-HA)

con:

P en kW

 

HA y HB en kJ/kg

 

M en kg/s

Podemos utilizar también la formula: 

PBC+ = D ´ c ´ (TB-TA)

con:

D caudal en /h

 

c calor específico (=0.34 à Ts=+20°C y HR=40%)

 

TA y TB en °C

Refrigeración sensible del aire

Esta refrigeración está asegurada por una batería fría que tiene como símbolo (ver dibujo).

La evolución del aire sobre la batería fría se representa de la siguiente manera :

Se representa con una recta horizontal que se desplaza de la derecha hacia la izquierda.

Existen dos tipos de batería fría: 

Batería fría a agua 

Batería fría a expansión directa 

Llamamos "Tadp" a la temperatura equivalente a la superficie de la batería fría. Esta temperatura es igual a la temperatura media del agua y que circula en la batería fría en el caso de una batería a agua fría y a la temperatura del evaporador en el caso de una batería a expansión directa.

La eficacia de una batería fría es dada con la fórmula: 

E=(TB-TA)/(Tadp-TA )

Calculamos el factor bypass FB tal como lo indica la formula: 

FB=1-E

Para determinar la potencia de la batería fría necesaria para pasar del estado A al estado B usaremos la formula: 

PBF ¯ = M ´ (HA-HB)

con:

P en kW

 

HA y HB en kJ/kg

 

M en kg/s

Refrigeración y deshumidificación del aire

Cuando Tadp es inferior a Tr del punto de entrada de la batería fría, tendremos enfriamiento y deshumidificación del aire es decir una caída de la temperatura y bajada de la cantidad de agua en el aire x.

La refrigeración y deshumidificación del aire son provocadas por la batería fría:

La evolución del aire sobre la batería fría es representada por:

La potencia necesaria para pasar del estado A al estado B se calcula de la manera siguiente: 

PBF ¯ = M ´ (HA-HB)

avec :

P en kW

 

HA et HB en kJ/kg

 

M en kg/s

La eficacia de una batería fría es dada por la formula: 

E = (TB-TA)/(Tadp-TA ) = (xB-xA)/(xadp-xA) = (HB-HA)/(Hadp-HA)

Humidificación por inyección de vapor

Esta operación se asegura con un humidificador que tiene como símbolo:

La humidificación por inyección de vapor está representada en el diagrama psicométrico por una recta generalmente isotérmica. El recalentamiento del aire está provocado por el vapor de agua que es normalmente eliminado pero efectivo, la temperatura de salida "B" es un poco más elevada (ver abajo).

La potencia necesaria a la humidificación del aire es dada por la formula siguiente: 

PHV=M´ (HB-HA)

con:

P en kW

 

M en kg/s

 

HA y HB en kJ/kg

La cantidad de vapor inyectado Q en el circuito es la que provoca el intercambio del estado A al estado B: 

QHV=M´ (xB-xA)

con:

Q en kg/h

 

M en kg/h

 

xB y xA en kg de agua/kg de aire

Humidificación por lavado adiabático

El símbolo del lavado adiabático está representado de la siguiente manera :

La humidificación por lavado adiabático se representa en el diagrama por una recta isentálfica. El agua pulverizada en el conducto tendría una temperatura constante e igual al Th del aire a la entrada del lavado (VER ABAJO).

La potencia de un lavado adiabático es nula (HB=HA) 

Plavado = 0

La cantidad de agua necesaria para el funcionamiento de un lavado es dado por: 

Qlavado = M´ (xB-xA)

El rendimiento R (llamado también eficacia ) del lavado se calcula de la siguiente manera : 

R = (TB -TA) / (Tsat -TA) = (xB -xA) / (xsat -xA)

Lavado a agua perdida

El símbolo de un lavado a agua perdida es:

La evolución del aire en un lavado a agua perdida dependerá de la temperatura del agua pulverizada por el lavado. Esta temperatura de agua se sitúa en la curva de saturación , el punto B está situado sobre la recta a la derecha ligando el punto A a la temperatura del agua pulverizada. Las características generales del lavado quedan constantes: 

R = (TB -TA) / (Tsat -TA)

Q eau = M ´ (xB -xA)

Para trazar en el diagrama, encontramos muchos casos : 

1. Tagua = TsA

Humidificación isotermo como un humidificador a vapor 

2. Tagua > TsA

Calentamiento y humidificación de aire 

3. Tagua = ThA

Humidificación adiabática 

4. Tagua = TrA

Refrigeración sensible del aire 

5. TrA < Tagua < TsA

Humidificación no adiabática 

6. Tagua < TrA

Refrigeración y deshumidificación del aire 

Mezcla del aire

Generalmente se utiliza para ahorrar energía.

Sea A el punto que representa las características de un aire de un caudal D1 (en kg/s).

Sea B el punto que representa las características de un aire de un caudal D2 (en kg/s).

La mezcla del aire se representa en el diagrama psicométrico de la siguiente manera:

Las características del aire mezclado de un caudal DT=D1+D2 son las siguientes

- El punto M se sitúa sobre la recta de mezcla (entre A y B)

- Las características de M se calculan de la siguiente manera:

TsM = [(TsA´ D1) + (TsB´ D2)] / (D1+D2)

xM´DT = xA´D1+ xB´D2

 

Determinación de las condiciones del aire en local

El estádo del aire soplado en un local tiene que ser definido para compensar los coductos y las perdidas del local.

Carga termica sensible

Soplando el aire más caliente que la temperatura de ambiente del local para compensar las cargas térmicas.

Influencia sobre la temperatura seca únicamente.

   

con:  

Ti = temperatura interior 

 

Ts = temperatura del aire soplado

 

DTs = diferencia de temperatura en ºC

 

Carga térmica W

 

Caudal del aire en /h

Aportación sensible del local (RSH)
 

Soplando el aire más frío para compensar la aportación de calor del local.

  

Aportación latente del local (RLH)

Soplando el aire menos húmedo para compensar las aportaciones:

 
Aportación sensible y latente

·  1º caso:

 

   y    

  Definimos la recta del local RSHF:

La recta del local es una recta paralela a la recta de RSHF y que pasa por I. El punto de soplado estáría siempre situado sobre la recta del local. La posición de este punto dependerá del caudal de aire soplado.

Tenemos la fórmula:

Podremos poner el punto S.

Aportación latente y perdiciones

 

 Aportación sensible y pérdidas

 

Válvulas

Este elemento del bucle de la regulación que actúa sobre el bucle de reglaje. Sirve para variar el caudal maza el caudal volumen de un fluido por modificación de su sección de pasaje. Esta modificación de sección arrastra una variación de resistencia hidráulica entonces del caudal.

Diferentes tipos de válvulas

Las válvulas de asiento:

simple siège

Simple asiento

double siège

Doble asiento

chapeleta abierta

chapeleta a contorno

Es un órgano de regulación con cierre estanco y conveniente particularmente para la regulación progresiva. En los circuitos con bombas las válvulas de asiento de 3vias son preferidas a las válvulas de paso directo ya que el caudal de agua si es constante presenta ciertas ventajas en la técnica de regulación.

Las válvulas de sector:

vanne à secteur

vanne à secteur

vanne à secteur

El sector se desplaza entre las vías.

Son utilizadas casi exclusivamente para el control de la mezcla en las instalaciones de calefacción a agua caliente. Las perdidas de presión son menores y sin importancia. Las válvulas a sector de 4 vías permiten un doble circuito para aumentar la temperatura del retorno de la caldera y reduce su corrosión.

Las válvulas mariposa:

La sección de paso se modifica gracias a la posición de la mariposa

Estas válvulas están destinadas a funcionar todo o nada (abertura, cierre). La perdida de carga en posición de abertura es muy débil, las fugas en posición de cierre son frecuentes y elevadas. Las válvulas mariposa no convienen a la regulación progresiva

Utilización de válvulas:

Las válvulas 2 vías:

Pueden ser utilizadas por ejemplo para la regulación todo o nada o progresiva en deshumidificadores.

Las válvulas 3 vías:

Serán utilizadas en regulación por variación de caudal o de temperatura, tanto para las baterías frías como calientes.

Las válvulas 4 vías:

Serán utilizadas en regulación por variación de temperatura, en baterías frías o calientes a agua. Ya no son muy usados en el dominio de calefacción.

Definición:

La presión diferencial DPv de la válvula:

Es la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la válvula, es la perdida de carga.

vanne 2 voies

vanne 3 voies

DPv = P1- P2

entre 1 y 2 via 1 abertura DPv = P1- P2
entre 1 y 3
DP = P1- P3 = DPv+SPdc del circuito

Por cada tipo de válvula los constructores indican la presión diferencial limitada y admisible que depende del diámetro, del modo de la construcción, de la potencia del servomotor, de la temperatura.

El coeficiente del caudal Kv de la vávula:

Es el caudal que atraviesa la válvula cuando esta misma presenta una perdida de carga de 1 bar (DPv=1 bar).El Kv se expresa en /h.

El Kvs de la válvula:

Es el caudal que atraviesa la válvula cuando presenta una pérdida de carga de 1 bar (DPv=1 bar) en estado de abertura total. El Kvs se expresa en /h.

EL Kvo de la válvula:

Es el caudal de fugas que atraviesa la válvula si presta una perdida de carga de 1 bar (Pv=1 bar) cuando está totalmente cerrada. El Kvo se expresa en /h.

La autoridad de la válvula:

La función de una válvula de regulación es de asegurar la progresividad de un caudal. Esta progresividad es cuantificada por la autoridad de la válvula. Una válvula será autoritaria solo cuando el caudal que debe regular depende de ella y no de otros elementos del circuito. Si la perdida de carga es más importante entonces la autoridad es mejor, si la perdida de carga es más débil a la abertura determinamos la estabilidad de la regulación

La autoridad de una válvula es su perdida de carga a la abertura.

con:

DPv = perdida de carga de la válvula enteramente abierta por el caudal nominal

DPL = perdida de carga del circuito a caudal variable

circuito a caudal variable

circuito de mezcla

circuito de repartición

E = generador

V = carga

La autoridad de una válvula varia entre 0 y 1 sin que se alcanzan sus límites
(Pdc de la válvula nunca es nulo o sin valor).

Características de las válvulas :

Características lineales:


La mejor progresividad de la potencia es obtenida por a=1. Es imposible de elegir este valor, entonces la progresividad seria mediocre con este tipo de válvulas. Para utilizar este tipo en regulación hay que usar una banda proporcional muy grande.

características tetragonal:


Aquí también la progresividad está obtenida por a=1.pero con a=0,5 obtendremos una progresividad satisfactoria. Tenderemos por supuesto una gran ventaja con este tipo de válvulas para darle la autoridad más grande (0,6 a 0,7), esto solo es posible cuando lo permite la altura del manómetro de la bomba (columna de agua) (VARIACION DEL PdC DEL CIRCUITO). Si la BP tiene que aumentar (la BP es mínima por a=1)

Características logarítmicas:


Con este tipo de válvula el desplazamiento de chapeleta produce una variación de caudal proporcional al caudal total precediendo del cambio. La mejor progresividad de la potencia es obtenida por un valor de 0,5 <0,7

Características caloríficas lineales:


En este tipo de válvulas el constructor ha creado la chapeleta para de esta manera obtener una progresividad casi perfecta para una autoridad a=0,5 Con esta válvula el usuario tiene la seguridad de regular la BP al mínimo. La autoridad de 0,5 es imperativa, muy grande o muy pequeña el efecto no tiene importancia.


la figura (arriba) muestra la variación del caudal obtenido sobre una parte alimentada, a presión constante sea lo que sea Kv de la válvula. La constatación es que el caudal obtenido por la válvula abierta disminuye muy rápido para la autoridad superior a 0,5. Y constatamos precisamente que la progresividad de reglaje no se mejora si aumentamos la autoridad.

Elijamos una autoridad optima a 0,5

Montaje de válvulas 3 vías:

Existen dos familias de montaje: 

Válvula 3 vías mezcladora

Válvula 3 vías en repartición

Nota: la vía 1 será la que siempre tiene un caudal constante. No se cierra nunca. La vía 3 es la vía perpendicular a la vía 1 y 2. Los pasos a caudal variable son los que maniobramos, para el cierre y la abertura.


Las familias de montaje nos dan cuatro tipos de montajes posibles:

Regular la potencia por variación de temperatura



Montaje en mezcla


Montaje en repartición

Reglaje de la potencia por variación de caudal



Montaje descarga
(válvula funcionando en repartición)


Montaje descarga inverso
(válvula funcionando en mezcla)

Selección de una válvula tres vías:

Primero tiene que ser adaptable a la presión BP y a la temperatura de fluido que le traviesa por eso usamos el diagrama siguiente:



Para regular la instalación siguiente , determinar el diámetro DN de una válvula 3 vías PN= 16


Datos:
- potencia de la carga (RADIADOR) = Q100 = 349 kW
- deferencia de temperatura impulsión/retorno:
Dt = 20 K
- perdida de carga a considerar por el calculo de la válvula:
DPD = 19 kPa (DPD es llamado también DPL)

Determinar:
- 1º caudal nominal V100
- diámetro nominal DN
- Kvs de la válvula

Solución:
- el caudal necesario se calcula de manera siguiente:


- Perdida de carga recogida Dpv100 > DPD = 19 kPa
- determinación del diámetro nominal con la ayuda del diagrama:
1. Saliendo del caudal V100 = 15 /h, marcar la horizontal 1 sobre el diagrama.
2. Saliendo de la perdida de carga
Dpv100 = 19 kPa, marcar la vertical 2
3. La intersección de estos dos rectas dan el diámetro nominal que buscamos , en el caso del diagrama , podemos elegir entre DN = 65 y DN = 50.

-si optamos por DN = 65, obtendremos por V100 = 15m³/h una parte de carga Dpv100 = 9,5 kPa (línea 3), entonces una valor mas pequeña que 19kPa exigida. En consecuencia, la autoridad a será débil y las características de reglaje son malos, la regulación se pone instable (bombeo). Si de mas la bomba est prevista por un Pv100=19 habrá que eliminar la deferencia 19-9,4=9,6 kpa sino el quedara Dt el intercabiador será muy débil.
- si elegimos DN=50,por Dpv100 = 19 kPa el caudal V 100 seria 13,6m³/h,quiere decir 91% del caudal total (línea 4) ,es una reducción de 9%,contando con la deformación de las característica del intercabiador , esta reducción de 9% no llega a una variación de potencia del 6%, lo que queda dentro la tolerancia de regulación ,retendremos una válvula tipo DN=50.


- Determinación del kvs según el diagrama:
1. A partir de la perdida de carga
Dpv100 = 100 kPa (definición de kvs), marcar la vertical 5 sobre la línea del diagrama
2. A la intersección con la línea DN = 50, traer una horizontal 6 hacia la recta ( línea de caudal V 100).
3. El caudal representa el kvs de la válvula , será kvs = 31 /h

 

ELECTICIDAD

Final del formulario

 

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