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SISTEMA DE COMPRESIÓN DE VAPOR EN ETAPAS MÚLTIPLES

Un sistema de presiones múltiples es un sistema de refrigeración que tiene 2 o más bajas presiones.

Por baja presión se entiende a la presión del refrigerante entre la válvula de expansión y la de admisión en el compresor.

El sistema de presiones múltiples se distingue del de la presión única en que éste tiene solamente una baja presión.

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Un sistema de presiones múltiples puede encontrarse, por ejemplo, en una lechería donde un evaporador funciona a -35°C para endurecer el helado, mientras que el otro evaporador trabaja a 1°C para enfriar la leche.

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1-2: Proceso de expansión.

El punto 2 podría alcanzar interrumpiendo la expansión en 3.

Si separa el líquido (4) y el vapor (6) para luego expandirlos independientemente hasta llegar a los puntos 5 y 7.Combinado el refrigerante en los puntos 5 y 7 nos da el punto 2.

SEPARACIÓN DE VAPOR SATURADO

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6-7: expansión antieconomica

El fluido en 7 no puede refrigerar, y en segundo lugar habrá que gastar trabajo para comprimir al vapor y llevarla a la presión que tenia 6.

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¿Porqué no realizar una parte de la expansión separando el liquido del vapor, continuando la expansión del líquido y comprimiendo el vapor sin permitirle una expansión adicional?.

La instalación para lograr esta separación se llama “deposito separador”

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La expansión 1-3 se realiza a través de una válvula de flotador. La válvula tiene, además, la misión de mantener un nivel constante en el depósito separador.

Para comprimir el vapor 6 hay que utilizar un compresor con la presión de admisión de 6; es decir, que se necesitan dos compresores en el sistema (uno para el vapor proveniente del evaporador y otro para el vapor proveniente del depósito separador).

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El deposito separador debe separar al liquido refrigerante del vapor. La separación ocurre cuando la velocidad ascendente del vapor es lo suficientemente baja para que las partículas de líquido caigan dentro del depósito.

Normalmente, una velocidad del vapor menor de 60 m/s facilitará la separación. Esta velocidad se encuentra dividiendo el caudal (en volumen) por la superficie del líquido.

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ENFRIAMIENTO INTERMEDIO DEL VAPOR

El enfriamiento del vapor entre dos etapas de compresión reduce el trabajo de compresión por kg de vapor.

El volumen específico en 2 es mayor que el volumen específico en 4.

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Enfriamiento del vapor en el diagrama presión entalpía

El proceso 2-3 es más tendido que el proceso 4-5. Por tanto se requiere menos trabajo en el proceso 4-5.

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Otra forma de demostrar que el trabajo de compresión aumenta cuando el proceso se adentra en la región del vapor recalentado, consiste en examinar la fórmula del trabajo en una compresión reversible y politrópica de un gas perfecto.

n

n-1W= P1V1 1 – (P2/P1)n-1/n

Entre las dos presiones dadas, el trabajo de compresión es proporcional al volumen específico del gas que entra.

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Como el volumen específico en 2 (diagrama p-h) es mayor que en 4, resulta que el trabajo necesario para comprimir desde 2 hasta 3 es mayor que para comprimir desde 4 hasta 5.

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El enfriamiento del vapor en un sistema de refrigeración puede realizarse con:

a) Un intercambiador enfriado por agua.

b) Por el mismo refrigerante líquido.

El enfriamiento intermedio puede no mejorar el rendimiento al no reducir la potencia necesaria como en el R-12

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Sistema de 2 evaporadores funcionando a la misma temperatura

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Sistema de 2 evaporadores - con un compresor

El punto “1” muestra las características físicas intermedias entre 8 y 6.

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Sistema 2 compresores, un evaporador y un enfriador con depósito separador de tipo abierto

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Dos compresores y dos evaporadores trabajando con inter-enfriador de tipo abierto

cumplen la misma función de reducir la presióny

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Sistema de doble salto directo con inyección parcial de refrigerante en enfriador intermedio

Este sistema obtiene el enfriamiento intermedio de los vapores del compresor de baja presión y el subenfriamiento del fluido condensado por medio de la vaporización parcial del condensado a alta presión.

Condensador

Evaporador 1

2

3

4

5

6

7

8

CBP

CAP

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Sistema de doble salto directo con inyección parcial de refrigerante en enfriador intermedio

Condensador

Evaporador 1

2

3

45

6

7

8

Condensador

Evaporador 1

2

3

45

6

7

8

El vapor de “2” se encuentra a una temperatura menor al líquido proveniente de “5”.

El paso de 5-7 constituye una disminución de la temperatura.

Tanto el fluido “2” como el “5” permiten evaporar parte del refrigerante localizado en el enfriador.

El refrigerante se encuentra tanto en el exterior como en el interior del enfriador.

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Método de multicompresión con refrigeración intermedia y dos expansiones

Condensador

Evaporador 1

2

3

4

5

6

7

CAP

CBP

p

h

1

23

45

6 7