Mejoramiento Sistema de Refrigeracion

5/12/2018 Mejoramiento Sistema de Refrigeracion - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/mejoramiento-sistema-de-refrigeracion 1/71

UNrVERS~DAI) m: SAN CARLOS J)I~GUATEMALA

F AC UL TA D D E lN GE NIE RiA

ESTUDIO Y MEJORAMIENTO DEL SISTEM A DE REFR IGERAC I6N DE

LA EM BO TELLA DO RA D E LO S A LTO S, Q UETZA LTEN AN GO

rests

PR ESENTADA A LA JUNTA DlREC TIV A DE LA FACULTAD DE

INOENIERiA

POR

ERICK ADOLFO COTi SAC

A L CON FER IR SE LE EL T IT ULO D E

J NGENIERO MECAI \I CO

GUATEMAl.A IS DE SEPTIEMBRE DE 1,996

r=.:; l · ~!iA.~ 0 " 0 " ; ii)lll~::':7~-:~ : ~ ' i jAD',l'f D ' ': ':~II" '~II ~o m u ~ ' " 1. 1 ,; r~ ).,.~ ,...._ •• nh fl.TI Ut. '. ~.' .;,r!~~1I.Ii

, ;.-,;D I j o leC':'1 .: c r Ir :.l f- . ._~ . . ..,.._.---------



HONORAB LE T RIB UNAL EXAM INADOR

Cumplicndu con los preceptos que establece la Icy d e Ia Univcrsidad

de San Carlos de Guatemala, presento a su consideraci6n mi trabajo de tests

titulado:

ESTUDIO Y MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE REFRIG~RACION DE IA

EMBOTELLADORA DE LOS ALTOS, QUETZALTENANGO

lema que me fuera asignado por la direecion de la Escuela de Ingenierfa

Mecanlca coo fecha 15 de enero de 1996. Ref. ElM T062.96

Elick Adolfo Coti Sac

-_~t " " 17



UNIVERSIDADDE SAN CARLOS DE GUATEM ALA

DECANO ING.

VOCAL 1 0 . ING.

VOCAL 2 1 1 . ING .

VOCAL 3u. ING .

VOCAL 4 0 . BR.

VOCAL S I I . Bit

SECRETAR IO ING.

DECANO ING.

EXAMINADOR ING.

EXAM INADOR ING .

ExAMINADOR ING.

SECRETARIO ING.

FA CU LTAD D E IN GENIE RIA

MIEMBROS DE JUNTA OIRECTIVA

JU LIO ISMAEL GONZALEZ PODSZUECK

MIGUEL ANGEL SANCHEZ GUERRA

JACK DOl IOLAS IBARI{A SOLORZANO

JUAN ADOLFO ECHEV ERRIA M ENDEZ

.FERNANDO WALDEMAR DE LEON CONTRERAS.

PEDRO IGNACIO ESCAI.A NT E ()A STOR

F RA NC IS CO JA V IER GONZALEZ LOPEZ

TRIBUNAL QUE PRACTICO EL

EX AM EN G EN ERA L P RIV ADO

JU LIO ISM AEL G ON ZA LEZ P OD SZU EC K

FLO RENC IO G RAM AJO O VA LLE

PEDRO ENRIQUE KUBES

CARLOS HUMBERTO FIGUEROA V.

FRANCISCO JAV IER GONzALEZ LOPEZ



Gua tem ala, 2 0 d e feb rero d e 1 ,9 96 .

lng, Pedro Qu iroaCoorcUnador deilireade E. P. S.Facultad de Ingenieria

Universidad de san Carlos de Guatemala

Ingeniero:

De acuerdo a Is designaci6n, que sa me hiciera para asesorar el

trabajo de te5is titulado: ESTUDIO Y MEJORAMIENTO DEL SIST~MA

DE REFRIGERACI6N DE LA EMBOTELLADORA DE LOS ALTOS,QUETZAL TENANGO, que realizo el estudiante ERICK ADOLFOCOTI SAC, previo a optar el titulo de Ingeniero Mectmlco.

Oeseo manifestarle, que luego de revisar el contenido y verificar la

consitencla de los temas tratadcs. he encontrado satisfactorio el

presente trabajo y en mi oplnlon, Uena los requisitos para $U plena

aprobaciOn.



UNIVE'!VililAU 1 " 1 1 ; ; SA.N C:, \l I' lJ&

llF. f~IIA'rF.r.cALA

F'ACULTAD OF. IHOEHIERIA

Unidad do Pr61'1iclIII de Inlellir,rinEjtlrcldll l'foh'~inn81 SUIII'rvillll'l ..

KP.s

~ .BPS.C.082.96G u a t e m a l a , 2 1 de a g o a t o d e 1 , 9 9 6

4~ I . ~~ . 141 • I I" " ', - ~n , u b, ~I'U:' 12

0 . " I ~ C h'. lt h'U I . 1 . 1 -1 t:,'utr(1l\llli"U'll

S e P i o r

I n g . J o r g e S i g u e r e R .

D i r e c t o r d e 1 a E s c u e l a

d e I n g en i e rt a M e c S ni c a

F a c u l t a d d e I n g e n i e r i a l U S A C 4

S e P i o r D i r e c t o r :

A t e n t a m e n t e , p o r e a t e m e d i o e s t o y t r a s l a d a n d o p a r a s u r e v i s i o n ya u t o r i z a c i 6 n e 1 I n f o r m e F i n a l , ( e q u i v a l e n t e a 1 t r a b a j o d e T e s i s ) c o r r e s p o n -

d i e n t e a1 P r o y ~ c to t i t u l a do . B S 1U ) I O Y M&JawuBRlO DE[. S I S l B M A D B R B P R I G B -

R A C I O O D E L A BMBCI ' rBLLAIX:B D E L O S A L ' l m " CU8'l 'ZAL'.L'BIWID, e1 t r a b a j o f u e d e -

s ar r o ll a d o p e r e l e s t ud i a nt e u ni v e rs i t ar i o E R I C K A D O L P O ~ S A C , Y e x i s -

t i e n d o 1 a A P R O B A C I O N p o r p a r t e d e l A s e s o r n o m b r a d o p a r a l a r e v i s i o n t 1 n g e -

n i e r o M e c a . n i c o F l o r e n c i o Arnoldo G r : a m a j o Ovalle ( C O L E G l A O O ·No. 2229): e s t a

C o o r d i n a c i 6 n A p r u e b a e 1 c o n t e n i d o d e l m i s m o y m a n i f i e s t a q u e f u e r o n c u m p l i -

d o s l o s o b j e t i v o s y r e q u i s i t o s p a r a e s t a U n i d a d , p e r 1 0 q u e s e s o l i c i t a e l

t r a m i t e c o r r e s p o n d i e n t e .

S i n o t r o p a r t i c u l a r , m e e s g r a t o s u s c r i b i r m e d e u s t e d .

" D e f e r e n t e m e n t e t

-m Y E R S B i A D A 'lQXlS-

PQM/lgg.c . c . : A r c h i v oA n e x o : E l m e n c i o n a d o I n f o r m e F i n a l

'. "

>. "

, .... - .. . , . . . . , . . . . .

1 , 9 9 5 Arb D B L A REI!'CRIA. lJaYBRSl"l'ARlA, <DI'lU

P A l U I C I P A C I . C I I L A ~ A Y A N Z A: " 1 1



UNIVERSlDAD 01·: SAN CARLOS

DE GUATEMALA

1o'ACUL'l'AD DE INGENIERIAElCuelu de lllllcnierla Civil, InllOlllerlo.

M"c & nl CI I I nd us tr ia l, I n~ :L !n ie rI JL Qulmica,

1 1 1 1( 0 I\ io r [" M l lc il ni cl l l i: I6 c tr lc ~ , 'Nonien

)' 11"11[(111"1d" l' iI .l -l !t "dL} do wlJaniol'i", S lU lltM il1 .

Ciudnd VniYoraitaria, zona 12

CUA!CIIIIIIIL, Cantroam6ricIl

El Coordinaclor d el 'r ea d e T~r mi c a de l a Esc ue~a ~e Ingenleria

Mecanica, luego d e conoeer el dictamen del asesot, y habiendo

revisado en su totalidad e1 t r ~b a jo l i t u l a d o Estudl0 y

M ejo r ami en t o del Si stema d e Refr ig er ac16n de 1a Emb o tel l a d or a de

los A1tOB, Quetzal tenango d~l as tlJdi~ulte Er ick Adol fo cot t "Sac,

tecomienda l a autorizaci6n.

IO Y ENSE~AO A TOOOS

I n g .

o or d in a d or d e A re a

Gua t ema l a , o c t ub r e d e 1, 996.

Ibehde i.

',

~-""~;:::=;"";;:;_i:.:,;. . .; .. . ..~;~~; .

. : ; _"

,----.-- ..........--.- .... --..__ .......!-"" .... , . . . !. ,



UNIVERSJDAD DE SAN CARLOS

DE GUATEMALA

}t'ACULTAD DE INGENlERIA

Eic~tu e l l ! In,enieda Civil , Ingenierla

lItCl~bica lDdustrinl, lngonler'_ Qufmlca.

lIl$.el1leria Mec6nlcn EI~ctrlca, T~C1Ilca

y a,, ,lonal do l'u. t·ll rlld", de InlColl lorll l

Sanitaria.

Cludad UDlvenitaria, zona 12GUAtemala, CeDtroamedca

El Di r ec t o r d e l a Esc uel a d e I n g en i er i a M ec A n i c a d e l a Fa c ul t a d

d e I n g en i er ~a d e l a Un i ver si d a d d e Sa n C a r l o s d e Gua t ema l a ,

d espu6s d e c o n o eer el d i c t ame n d el a seso r , c o n el vi st o b uen o d el

C o o r d i n a d o r d el A r ea T6r mi ea , a l t r a b a jo d e t ea l s t i t ul a d o

Es tu dio y M ejo r a mi en t o d el Si st ema d e Refr i g er a c i 6n d e l a

Emb o t el l a d o r a d e l o s A l t o s, Q uet z a l t en a n g o , d el est ud i a n t e Er i c k

A d o l fo C o t i Sa c , pr o c ed e a l a a ut o r i z a c i 6n d el r n i smo .

I O Y EN SE~A D A TODOS

Tng.

Gua t ema l a , o c t ub r e d e 1,

/ be hde i



UNIVEBSIDAD DE SAN CARLOS

DR GUATEMALA

}o'ACULTAD DE INGENIERIA

EicueIN de Ina'Dleria Civil, Inll :eP!~rIa

lIioc&P!ca IDdustrlnl, Inltonlaria Qulmica,

IlIl :eP!erla Mo c ai ll en E I ~c lr lc ~, TlicnlQa

) ' RO l ll on ll de 1'llsl"llfLldo de !nlleplerl.

SaDllurla. .

C l u. da d U P !vD rl ll ar :l a, ~)la 12

Cuatemlll, Centroamerlca

El Dec a no d e l a Fa c ul ta d d e In g en ier i a de l a Un i v€~si da d d e Sa n

C ar l o s d e Gua tema l a, l uego de co n o c er La ap~obaci6n pqr pa r te del

Director d e La Esc uel a d e I n g en i er i a M ec a n i c a , !n g en l e~o J o r g e

c. Sig uer e Roc k st ro h , a l t r a bajo de t esl s t i t ul a d o Estudl0 y

M ejor a mi en t o del Si stema d e Refr i ge~a c i6n de La Emb o t el l a d or a d e

l o s Al tos, Q uetza ltenan go, presenta do por e1 estudiante

un iver sit a r l o Er i c k A d o lfo C o ti Sa c , pr o ced e a l a a uto r i za c i 6n

para La impresi6n del mismo,

IMPRIMASE

~~v.._.,,-- ........., ": ;=-s:. ; ;"""'" '- '- '-- ' _ : ; ; ; ' . r -,..:.:'

ING. JULIO ISM A EL GONZALEZ P ODSZU~CK

DECANO

Gua t ema l a , o c t ub r e d e 1, 996.

/ b e h d e i .

YdliiH'MIII: . . [ l



A G R A D E C I M I E N T O

A DI08

F UENTE DE SAB IDU RiA

A M IS P ADRES

C. WIGBERTO C OT i X lc AR A

M A R I A JOV rr A S AC DE COTI

- - - , ' l E i, _ '~ : i *.,

'[1

n l,II



iNDICE GENERAL

GLOSARIO

INTRODUCCl6N

Pa~ina

II I

V

CA PITU LO N o. I

REFR IGERANTES

I.1. T lpos I .

1.2. Aplicaciones 4

1.3 . Refr igerantes industriales 4

1.4. R efrigeran tes utilizados en la p lan ta 4

CAP iTULO No.2 7

ANALlS lS Y DESCR lPC ION DEL SISTEM A DE REFR lGERACJON

E XlS TE NTE E N LA PLA NTA

2.1 . Com presores '7

2 .2 . Condensador evaporative 13

2.3. Recibidor 16

2.4. Evaporadores 17

2.5. Tuberias 22

2 .6 . A ccesorios 23

2.7. D escripcion de operaclon 24

CAP.lT ULO N o.3 26

EV ALUACl6N DE LA CAPACIDAD DE REFRIGERACl6N

3. I. C apacidad de produccion de los compresores 26

12. Carga de consumo del equipo existente 26

3 .3 . Compar ac ion d e c arg as y d eterm in acio n d e Ia eficiencia del ciclo 31

3 .4 . A n alisis d e u n ciclo ex isten te y un cicIo teorico 31

3 .5 . B v alu ac io n d e a nomalia s existentes 35



CAPiTULO NO.4

AMPLlAClON 0 A JU STE

4.1 . D eterm in acio n d el co nsumo d e carg a d el eq uip o fu turo

4 .2 . C alc ulo s p ara d eterm in ar am p lia cio n 0 ajuste

4 .3 . D eterm in acio n d el tip o d e com preso r a adquirir

4 .4 . An al is is d e l a ubicac ion del b an co d e c omp res ore s

37

37

37

39

40

CAP ITULO NO.5

EV A LUACION DE LA TUBERiA DEL SIST EMA

5 .1 . D eterm in ac io n d e la tu beria a ctu al y sus, accesorios

5 .2 . D e termin ac io n d e In tu be ria d e l equipo futuro

5.3. Determinacion de acce so r ios a modificar

42

46

46

CA PiTU LO N o.6

M AN TEN IM IEN TO D EL SISTEM A D E REFR lG ERA CIO N

6.1 . Manten imien to preven t iv e

6 .2 . Man te nim ie n to c o rr ec ti vo

6 .3 . Ma n te nim ien to d e emerg en cia

6 .4 . An alisis d el m a nte nirn ie nto a ctu al y e l p ropue sto

49

49

51

52

52

CONCLUS IONES

RECOMENDACIONES

BIBL lOGRAF iA

5 3

55

56

II

- : : - = j • .. ... 1'7~



G L O S A R I O

ANSI: sig la s en in gles q ue sig nifica n In stitu to N ac io nal Americano de Bstandarizacion;

su fun ci6n es actuar com o centro distribuidor de norm as indu striales.

btu: es la cantidad de calor necesaria para elevar 1 8 temperatura de una libra de aglla en

un grado Fahrenheit (1°F). Es la unidad de calor en el sistem a ingles,

Calor: es una fo rma de energia en movim iento de un cuerpo a otro como resultado de una

diferenci a de tem p era tu ra s en tre ambos.

E ntalpia: energia calorifica de un sistem a termodinamico, cuya magnitud depende d e lo s

estados inicial y final del mismo. Se expresa como: h= u + pv, donde h es entalpla, u es

e nerg ia in tern a d el sistem a , p e s la p resio n y v e l v olum en .

Entropia: es una medida del desorden energetico que posee u n cu erp o. Rep re sen ta la

energia total transferida al sistema par grade de temperatura, para lIevar al m ismo a su

co nd icio n d e en erg ia real d esd e u n p un ta d e referen cia seleccio nad o arb itrariam en te,

K ilocaloria (kcal): es la cantidad de calor necesario para elevar I~ temperatura de un

k ilogram o de agua en un grade cen tig rade (1 Q C). Es la unidad de calor d el sistem a

intemacional.

L iquido saturado: es aquel que se encuentra a las condiciones de presion y tem peratu ra d e

saluraci6n,

Liquido sub-enfriado: es aquel que se encuentra a unas condiciones de tem peratura 0

p resio n in ferio res a las co nd icio nes d e satu racio n.

Presion: es una variable indicativa de la interaccion m olecular en tre un cuerpo y el m ed io

que 1 0 rodea. Tambien se puede detinir como la relaclonen tre la fuerza aplicada sobre

una unidad de superficie. Pueden ser lb / pulg" (psi) en sistema ingles 6 N / m 2 (pascal) en

e l s is tema int emaciona l.

Proceso isoentrcpico: es aquel que se realiza a entropia constante, por lo que ~ J desorden

energetico de la m ateria al in icio y al final del proceso es iguaJ. Un ejem plo se encuentraen el proceso de com presi6n.

m

---~F ;



Tem peratura: es una prop iedad in trinseca de la m ateria. lndica el g rado de p resion

term ica a la cual est a som etida un cuerp o. A lta p resion term ica corresp onde a un cuerpo

caliente y, p o r e nd e, a lta tempe ra tu ra ,

Tonelada de re frige racl on : se defin e la to nelad a d e refrig era cic n, c omo la ea pa cid ad d eabsorber 200 Btu! m in (50.4 kcall min),

V apor satu rado: es aquel que se encuentra a las condiciones de temperatura y presiOn de

saturacicn.

Vapor so brec alen ta do : es aqucl que se encuen tra a unas condiciones de temperatura 0

presion superio r a las de saturacion.

T ri-M icro: es una m arca de filtros p ara aceite de com presores, u tilizados en sistem as de

refrig eracio n, E sto s filtro s so n ex clu sivo s p ara la m arca d e com preso res V ilter.

V alvula K ing : es un valvula principal que sirve para cortar el flu jo de am oniaco , que va

del recib idor hacia la valvu la d e exp an si6n , en un sistem a de refrig eracion . ,

IV

~ ..=;;;;;a !!!!:; I H



INTRODUCCION

El presente trabajo de BP S se realize en la P lan ta lndustrial "Em botelladora de los

Altos", y se enfoco en el estudio del sistema de refrigeracion, ya que se considera

im p o rta nte p ara la p rod uccio n d e bebidas g aseo sa s, a gu a pura y refresco s n o. .

carbonatados.

D icho sistem a es de ciclo cerrado y gran capacldad, debido a que se LIsa para el

en friamien to d e g ra nd es volumenes d e J fq uid o en u n tiemp o rela tiv amen te corte,

E I ag en te refrig erame u tilizad o es amon laco y este se haee recircular par m edic de

compresores reciprocantes. La tinalidad del sistema es, primeramente, enfriar a

temperatura adeeuada una mezela de jarabe y agua pura, para poder agregar anhldridocarb6nico , con 10 eual se producen las aguas g aseo sas; este p ro cesc se lleva a cabo en

equipos que se conocen com o Carbo - cooler y Chiller, Adem as de 1 0 a nte rio r, e l sistema

sirve para bajar Ja tem peratura del agua pura en un eq uip o llama do Banco de hielo y esta

ya en friada se utiliza en m aquinas de p asteurizacion e intercam biadores de calor, .

E I man tene r la s tempera tu ra s c orre cta s en el p ro ceso es un requ is ito indi spensab le

para que la calidad de los productos sea 6ptima; aspecto que la empresa por su sPlido

p rest ig io exige.

EI estudio realizado pennite plantear un mejoram iento del sistema y poder

determinar lo s c on sumes a ctu al es y los que se pueden p re se nta r e n un futuro.

El capitulo No, 1 se reflere a los refrigerantes en general y luego al am oniaco que

es el refrigerante utilizado para este sistema. Es necesario profundizaracerca de este

refrigerante debido a que su m anejo necesita eiertas precauciones.

v



E n el cap itu lo 2, se exp lican los com ponen tes y la form a de operar del sistem a de

refrigeracion actual A dem as, se am pJia la inform acion de cada com pon ente, p ara dar una

m ejor exp licacion acerca de estes y. en el caso de los compresores, se explica un

m ecan ism e que tienen para p oder trabajar cuan do las cargas de consum o son variables.

El capitulo 3 trata sobre las cargas que consum en los evaporadores y las cargas que

producen los compreso res; tambien se hace u n a nA lisis y comparacion de cargas para

determinar la eficiencia y a nomalla s e n el sistema.

En el capitulo 4, Be determ inan las necesidades que tiene el sistema actual en

cuanto a t consumo de toneladas de refrigeracion y preve una carga de consume para

eq uip o fu tu ro en caso sea n ecesaria.

E n el capitulo 5, se an aliza si la tuberia utilizada es adecuada y sedeterm in an las

catdas de presion en cada una de las lineas de conduccion de am on faco. A dem as, secalcula 1 8 tube ri a adecuada en caso fu era im plem en tad o, en un futuro, o tro evaporador,

En el cap itulo 6, se analiza y p rop on e un m an ten im ien to adecu ado a t sistem a d e

refrigeraci6n en los tres tipos que se aplican en la planta; ellos son: mantenimientop re ve nti vo , man te nim i en to c orr ec ti vo y man te nim i en to de emerge nc ia .

V I

~



Capitulo No.1

REFRJGERANTES

U n refrigerante es una sustancia em pleada para transm itir calor en un sistem a de

refrigeracion. Recoge calor par evaporacion a baja presion y temperatura, 1 0 cede

c on den sa nd ose a p resio n y temperaturas mas elevadas. .

L as caracteristicas q ue d eb e ten er to do refrig era nte so n:

-Debe SCI' volatil, 0 sea su ce ptib le d e ser ev ap ora do .

-E I calo r laten te de evap oracio n d ebe ser 1 0 su tic ien tem en te alto p ara q ue Is c irc ula cio n d e

u na can tid ad m in im a d e refrig eran te lo gre el resu ltad o d esea do .

-1,8 seguridad de su usn en dererm inadas condiciones de operacion es im portante. Los

ref rige ran tes no deben arder, a po ya r la c ombustio n, 0 se r explosives.

-Deb e ser in oc uo y detec iabte can p ru ebas simpl es .

-S.., coste d eb e ser razonable.

-No debe tener un efecto perjudicial en los metaJes ° lubricantes usados en loscompresores y o tros componen tes .

-Debe ten er p resio nes d e evaporacion y condensacion razonables.

-Debe p ro du cir la maxima refr igeracion posible po r volumen manej ado po r el compresor.

-L a tem peratu ra critica debe qu ed ar m uy par a rrib a d e 1 8 temper atu ra d e c onden sa cio n ,

1 .·1 T IP OS DE R EF RIGERANTE

En la tabla No. 1.1, se m uestran los refrig erantes existen tes can su numeracion,

n om bre qu im ico , form ula, p eso m olecular, p un ta de ebullicion y c la sific ac io n p or g ru po .

E l AN Si agrupa los refrigerantes en tres c1ases, y dependen de su toxicidad einflamabilidad. Los refrigeran tes del g rupo N o. 1 no son toxicos 0 in flam ab les; lo s d el

grupo N o.2 son Iigeram ente toxicos 0 intlamables y los del g rupo No.3 son altamente

t ox ic os a i nt lamab le s.

t .1 . I C ara cte ristic a d e a lg un os ref rig era ntes:

HI anhidrido carbonico es un refrigeran te seguro , p ero sus p resion es de trabajo

son e levadas .

EI amoniaco es uno de los refrigeran tes mas antiguos; ha encontrado gran

ap licacio n en la fab ricacion d e hielo y acum uladores de frio. EI am oniaco es m ucho m as

economico que algunos refrigerantes. Los i nconven ientes del amo niaco so n:

tox icidad ; p osible ten den cia a exp lo tar; alar desag radab le, corro e el cob re, zin c y laton.

1

-.->~, - ,- 1-- .[



S istema d e d esig n ac io n n ume ric a d e re frig era nte s

T ab la N o. 1.1 .*

Ntimerodel Nombre F6rmula Peso Puntode Clasificflci6n

refrigerante qulmico quimica molec ula r e bu llic i6 n po r grupononnal,oC

10 t et ra clo ru ro d e c ar bo na CCJ~ 153.8 77 2

1 1 triclorofluoromctano CCl)F 137.4 24

12 diclorcdifluorometano CC12F2 120,9 -3 0 1

13 clorotrifluoroructano CCIF) 104,5 ·81

22 clorodifluorometanc CHCIF2 86 ,5 41 1

23 trifluorometano CHF 3 70 -8 2

113 I, J , 2 ~ tnclerotrifluoroetano CCJ2FCC1F z J87.4 48

114 I, 2 ~ diclorotctra11uoroctano CC1F 2CCIF 2 179,9 4

Hidrocarburos

50 mctano CH~ 16 ·161 3

170 etano CHJCHl 30 -8 9 3

290 propano CH3CH1CH~ 44 -42 3

600 butano CH)CH1CH 2CH3 56,1 () 3

600a isobutano CH(CH~h 58 .1 -1 2 3

Compuestos inorganlcos

71 7 amoniaco NH3 17 -3 3 2

73 2 oxlgeno O2 32 -18 3

74 4 b i6 xid o d e c arb on o CO2

44 -7 8

7(,4 bi6xido de azufrc S 0 2 64,1 - J ( ) 2

compuestos org{micos insa turados

1 ]40 cloruro de vinilo CH 2=CHCl 62,5 -1 4

1 1 4 1 n aru ro d e v in ilo CH1=CHF 46 ~72

1 IS O etllcno CHl'lCH2 28.1 ·104 :1

t 27 0 prepilcuc CH CH "'C H 42.1 -4 8 31 2

Azc6tropos Composici6n Temperatura

8;r.c6tropica, °C

500 R - 121 152a 0 99.3 ·33 1

502 R - 2 2 I 1 1 5 )9 112 45

E I cloruro de m etilo es un gas que p osee prop iedades fisicas y termodin am ic as q ue

1 0 haeen u n refrig eran te satisfactorio. .E n p resen cia d e la humedad es co rrosivo , y puede

destru ir p iezas d e zin c y a lum in io , d isu elv e c ompu es to s o rg an ic os y el caucho. Debido a

*M. Kuu ; e ru :i c lo p ed ia de l a meean ic a , i n ge n ie rf a y t ec n ic a; V o l. 8 . Espafta, 1,989.

2

ill,



que el aceite y el cloruro de metilo son miscibles, hay que tomar las medidas oportunas

para separarlos cuando se ponen en contacto en la lubricacion de la maquina ,

E l anhidrido sulfuroso, cuando se halla h erme tic ame nte e nc erra do , no crea

p ro blemas se rio s, si bien su toxicidad es un riesgo que hay que tener en cuenta. Es un

cuerpo estable, con un penetrante olor; irrita las m ucosas p ero n o contam ina los alim en tos.

M ezc1ado can ag ua constituye un ag ente m uy corrosivo.

EI vapor de agua a presion atmosferica es un refrigerante muy economico, no

to xic o, f ac ilmente con tro la ble y posee el calor latente de vaporizacion mas elevado de

todos los retrigerantes. Cuando se le emp le a p ara este tln, es precise m anipular grandes

volumenes de vap or a baja presion. y la instalaci6n debe estar construida de manera que

no pueda penetrar aire en su interior.

E l grupo Freon est a com puesto por varios grupos haiogenados. Son refrigerantes

m uy apreciados par sus densidades y tem peraturas de congelaci6n, ebullici6n y critica.

Estes no corroen los metales n i irritan las mucosas; tampoco tienen olores molestos ni

alteran los aJim entos, no reaccionan con los aceites lubricantes can los que puedan entraren con tacto. Sin em bargo, en lo s ap aratos alim en tados con fre6n t hay que p ro teg er de su

aeci6n d isoivente el caucho, los barn ices, alg un os cuerp os aislan tes y otras sustan cias.

Cabe men cion ar que estos p rodu ctos tie nen que ser eliminados del mercado en un

tiem po prudencial, debido a que son muy perjudiciales para la eapa de ozona y se d eb en

busc ar re frig era nte s a ltemo s.

Ademas de enum erar los tipos de refrigerantes, es n ecesario ten er un con ocim ien to

de la toxicidad que tienen los refrigerantes m a s comunes; en la siguiente tabla se

presentan:

Tabla No. 1.2

- --Dura cio n d e la ex po sic io n Con cen tra cio n leta l

Refrigerante e n minutes % volum en de vapor

en el aire

Amoniaco 30 0 .5_. ._ ~ _ . . . ._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _. . ~ _. . . _ ---~----~-"'.'-'.- .- ._ _ . . . ._""- .. _ - - r""----"-'"--"-·----Freon-Ll 120 10.0

Freon-12 30 10.2

Freon-22 12 0 28.5Anhidrido carbonico 30 29.0

3

~! ;' r I : ' 1 ::; [ i '



1.2 APLlCACIONES DE LOS REFRIGERANTES

La eleccion del refrigeran te, a m edia de trabajo , para un determ inado tipo de

instalacion de refrigeraci6n, se basa en las tem peraturas y presiones a las cuales se

vaporiza .

L a ap licacion d el an hid rid o carbo nico es so lam en te en casos esp eciales, d eb id o a la

p o te nc ia a bso rb id a p ar to n ela da d e re frig era ci6 n y a la s p re sio ne s d e tra ba jo .

B I arnoniaco es id eal p ara l a a plic ac i6 n , en l a in du stria d e l a refrig era ci6 n, p or ser

economico y esta r in dica do p ara b ajas tem p era tu ras, y req uiere recircular so lam en te un

red ucid o vo lum en d e g as p or to nela da d e refrig erac io n.

HI cloruro de rnetilo es un re frl ge ramc u ti li za do en la i ndus tr ia cnpequei 'i as

m aquinas frigorificas. M ien tras que el anhidrido sulfuroso es apJicable en aparatos de

refrigeraci6n ti po domest ic o , su tem peratura de con den saci6n es elevada; hierve a -1 0 "C

aproximadamcnte y p erm ite tra ba jar co n g ran eflcien cia a b ajas p resio nes.

E l vapor de agua es utilizable cuando las tem peratures que se requieran no sean

b ajas, y a q ue su ap lic ac i6 n esta in dicad a p ara p ro du cir tem peratu ras arrib a d e lo s 4 "C.

EI g rup o freon es utilizable p ara usos dom esticos e in du st ria le s e n referencia a su

numero,

1.3 R EFR IG ER ANTE S lNDU ST RIA LE S

Los pun tos de ebullicion y congelacion, asicom o las tem peraturas criticas

es ta bl ec en l im i te s en la operaci6n de lo s refrlgerantes. D e la s caracteristicas d e p resio n ,

depende cl tlpo de equipo y tuberia a utilizarse. E l volum en es un a earacteristica que'determina a lg una s v ec es el tipo de com presor que va a usarse.

Debido a las caracteristieas descntas anteriormente y al uso eom erciaJ que tienen,

lo s rcfrigerantes cornunmente usados en la in du stria d e la refrig erac io n so n: el am o nla co ,

refrig eran te N o. 1 2, refrig eran ts N o. 2 2 y refrig eran te N o. 5 02, y a q ue esto s refrig eran tes

so n ec on 6m ic ame nte ren ta bles y s us p ro p ie da de s f isic as so n a de cu ad as.

1.4 REFRIGERANTES UTILlZADOS EN LA PLANTA

D e los refrig eran tes m en cion ados an teriorm en te, tres son utilizados en la p lan ta ,

p ero p ara fin es de refrig eracion son un icam en te dos los que se usan .

4

I



EI anhidrido carbonico es una m ateria prim a, que en 1a p 1anta tiene utilidad para 1a

carbonataci6n de los refrescos. En cam bio el am oniaco y el fre6n ~22. son sustancias que

tien en u tilid ad c omo refrigerantes.

El freon-Z? es utilizado en una minima cantidad en relacion al amoniaco (de 2 a 3

lb). Por la accion de este refrigerante, se extrae hum edad al aire com prim ido, que sirve

para diferentes procesos. Este efecto se produce al pasar e l a ir e por un serpentin en dondese evap ora el refrig eran te crean do un a baja de tem peratura.

EI Amoniaco es cl refrigerante de mayor utilidad en la p lanta para los procesos de

reftigeracion, ya que a traves de este, se logran procesos como la pasteurizacion del agua

y la tem peratura adecuad a p ara l a ca rbona tac ion de refrescos.

Debido a qu e el am oniaco es el refrigeran te utilizado en m ayor proporcion en la

planta , es necesario tener un conocim iento m as detallado de este, y se da a con tin uaci6n :

EI refrigerante denom inado am oniaco anhidrido, cuya denom inacion com ercial es

conocida com o R-717, no es un veneno acum ulativo. T ien e un olor nauseabundo m uycaracteristico, que aun a bajas concentraciones, es detectado por la mayoria de las

personas. En vista de que el amoniaco se detecta de inrnediato, en caso de filtraciones

m inimas, slrve como su propio agente de advertencia; es muy diticil que una persona

permanezca, por su propia decision, en areas en donde exista un a p equeiia tuga de

am oniaco. Debido a que el amoniaco es mas ligero que el aire, el mejor medio para

prevenir acumulaciones peligrosas en un a adecuada veruilac ion ,

La experiencia ha dem ostrado que el am oniaco es extrem adam ente dificil de arder

y. bajo con dicion es n orm ates, es un com puesto m uy estable. B aja condiciones extremes,

e l amoniaco p ued e fo rmar mezc la s ex plo siv es co n el a ire y el oxigeno.

El amo nia co , d eb id o a que es muy so lu ble en ague, a tempe ra tu ra o rd in aria y a

preston a tmosferic a normal. un litro de agua puede absorber 700 litros de vapor de

amonlaco, que corresponde aproxim adam ente a m edia kilogram e de am onlaco liquido;

atace todas las panes humedas del cuerpo , en especial los ojos, nariz, garsanta y

pulmones.

EI amoniaco se envasa en cilindros de acero de 150, ] 00 0 50 Iibras netas.

Independientem ente de su tam afio, se llena de m anera que a los 65 u F el am oniaco U quido

ocupe solamente el 8 8% del cilindro, el espacio adicional permite la expansion de este a

temperaturas mayores, E I lugar donde se almacenan los cilindros debe de estar bien

ventilado y alejado de lineas de vapor, tubas de escape calientes y dispositivos de

calefacci6n, adem as n o se debe ap licar soplete a un cilindro de am onlaco.

5



La conexion para cargar amoniaco en 0 1 sistem a d e r ef ri ge ra ci cn , e st a siempre en

cl lado de alta presion, cere a del rccibidor donde el rcfrigeranre pucdc 'alrnacenarse; esto

e vita q ue al c omp rc so r IIc g ue rclrigerantc l iquido y es te p ueda sufrir daf ios,

I 'un to de cbullic ion -33"C- . - . . . . .. . . ...-- . .. . ,. -"----- .. ..---~.-- . .- -,.~+-,--.-~.. . ."---- . .. -----------

Punto de solidificacion -77 "C

Ca ra cte ri st ic as d el amoni ac o :

Tab la N o. 1 .3 .

I<i>rmulaq~~mi~,:__

Denominac ion i nternac iona l

P e so mo le cu la r

Combustibilidad

NHJ.-4-----"--_._---

R-717

Negro, con una franja de color rojo en

e l c en tr o .

1 7

E n easo so a cerq ue llama a a lg llll

. . _ . . . . _ . . . . . . . . . 1~ ~ a . ~ .< :~ d : ~ . . j.~l.~..~ _ s .~ : _ . ._. . _

•• _ , '· • .....,.._ i~ _ _ ....,..,,_ ._· ._ ~ ..,_ ..,.. _ . T ~ _ , . . _ . ' ~ . _ H _

Pe tig ro de exp lo sio n E xp lo ta e sp omaneamente c ua nd o 0 1amo niac o alc an za , en p re se nc ia d el

aire, u na can tid ad crltica d e alred ed or

. del 13 al 1 6% .

En In mayor parte de plantas grandes, la carga de amoniaco se efcctua entre eJ

recibidor y la valvula de expansion, como se indica en la tigura 1. I . Para la carga de este,

se subc cl extreme del fo nd o del cilin dro 3/4 pulg. So aprietan las concxiones de carga, so

clerra In valvul» k ing, se abrc lit valvula do l c il in d ro y In de c arg a, R ca liz adoesto , en 0 1cilind ro se crea su cclon , y perrnite q ue el am onlaco Iiq uid o tluya dentro de l sistem a. P ara

v eriflcar qu e eJ cilin dro est it d esc arg an do , se debe colocar en una bascule y observer el

cam bio de peso.

F ig . 1 .1 .

6



Capitulo No .2

ANALISIS Y DESCRIPCl6N DEL SISTEMA DE REFRIGERACI6N

EXISTENTE EN LA PLANTA

2.1 COMPRESQRES

Son las maquinas con piezas en movimiento, d estin ad as a re du cir e ) volumen del

refrigerante y a a umen ta r su p re sio n.

EI corazon de cualquier cicIo de com presion de vapor es el com presor. A ctual m ente

e xisten c ua tro tip os b as ic os : re cip ro ca nte, c en trifu go , ro ta to rio d e a leta s d esliz an tes y el

mas rec iente de to rn il lo giratorio helicoidal.

Las d if er enc ia s basi ca s q ue ex isten en tre lo s cu atro tip os so n:

a) Un compresor reciprocante consiste en una 0 mas c omb in ac io ne s d e p isto ne s y

cilindros. El piston 0 embole se desplaza c on movim ien to rec ip ro ca nte p ara halar gas desuccion hacia el cilindro en una carrera y ademas comprim i rl o y descargarlo en el

c on de nsa do r en la c arrera d e reto rn o.

b) Un com presor centrifugo tiene un im pulsor de alta velocidad de una 0 vari as e tapas

p ara estab lec er su fic ien te fu erza cen trifu ga d en tro d e u na c arca za circ ula r p ara elev ar' la

p re sio n d el g as refrig era nte h asta e l n iv el d e condensacion,

c) Un comp reso r ro ta to rio d e a sp as 0 a le ta s d esliz an te s es u na u nid ad d e d esp la zam ien to

positivo en la que se atrapa un cierto volum en de gas, se com prim e y se arroja fuera de la

maquina.

d) U n com presor de tornillo giratorio helicoidal es otra un idad de desp lazam ien to

posit ive. Consta basi camente de dos rotores ranurados 0 perf il ados hel ico ida lmente , uno

macho y u no h embra en u n aio jam ien to estac io na rio c on lumb reras d e su cc i6 n y descarga.

E I comp reso r en u n sistem a d e refrig eracio n se u tiliz a p ara rec up era r el J iq uid o ex pan did o

y g asiflca do co n el fin d e p od er u sarse m uc has v ec es.

L os com prcsores utilizados en el sistem a de refrigeracion de la planta (Fig . 2.1) son 3 y

son del tipo reciprocante 0 movim ien to a ltern ativ e (p is to ne s). A co ntin uac io n, se

p re se nta n la s c ara cte ristic as d e c ad a u no d e lo s c omp reso re s e xiste nte s e n la p la nta .

7

.. -:~:;)~\

r--------j -



Compresor No. 1 y 3

Tabla No. 2.1.

Marea V ilter V .M .C . 440

Tipo 44 8

N o. d e cilin dro s 8 dispuestos en 4 cabezas-

Aeeionamiento m otor electrico de 23 0 voltio s y1 00 hp de po teneia

Transmision fajas "v "

D iame tro d e c ilin dro 41/2 pulg

Carrera 3 1 /2 pulg

Conexiones 4 pulg en succion

3 p ulg en descarg a

Enfriamiento Agua a 26°C, de 2 a 4 gal/m in

Iubr icacion Aceite ti po na ften ico, g ravedad 25.3

resisteru e a la fo rmacion d e e sp um a,capacidad M ax. de carga, 7 gal

% d e red ucci6 n d e cap acid ad 25 % . SO%. 75 %.

Compresor No.2

Tabla No. 2.2.

Marca V ilter V .M .C . 440

Tipo 446

No. de cilindros 6 dispucstos en 3 cabezas

Accionamiento motor elect rico de 2 30 voltios y1 25 h p d e p oten cia

Transmisi6n faja s "V "

D iametro de cilindro 4 1/2 p ulg. .. . .. . .. .. , ", • . ~ K ·c ~ '; . ,> I OHhF ~ ~" '_ ~ _' " • .• , ._ , . " . • • , . .. .. ~ 'I"~'_"'.'~'____'__ ~_~'_"'rno,~.,,~ , . ... ..,. _ , _~. 'I" ' .. ,.,. • .,, .•" '.... '..................... ,......_ ...._••~•••- ......~."y~'__~_L .

Carrera 3 lI2 pulg

Conexiones 4 pulg en succi6n

< .. ... _ _ .. .. .. .. - . ~~_ , _ - , ~,~ . . ,r+..,...._......................... ,__ .__ ..-_ ............. ,__~ . ~ y ~ ~ ¥ _e . r . l.~ ~ ~ . ' : : ~ I J ! ~ a_ _ "w_._ '_"h.. .._... Po'"

Enfriamientc Agua a 26 n c , de 2 a 4 gal / m in

Lubricacion Aeeite tip o n aften ieo , g raved a d 2 5.3

resisten te a la form acion d e espum a,capacidad M ax. de carga, 7 gal

% d e red ucci6 n d e cap acid ad 33 %y66%.

8

---._- -.-.~~--.- --.------ ml



Adem as de estas caractertsticas, estes com presores son de sim ple efocto y de

p resio n h id rosta tica v ariab le y volumcn constanlc. Manejan dislintas prcsioncs de

descarga COli cambios relativamcntc pequeiios ell cl Ilujo volumctrico de entrada.

F ig . 2 ,[

2.1. I. CA I'A CIDAD DE DESCARGA

H I compresor alcanza In presion de carga impuesta a cualqu ic r nivel hasta el limite

de su relac ion de cornpresion. Las condic iones de l1 ujo variable pueden satisfacerse por

medio de disp ositivos que descarg an cilin dros individuales 0 m ultip les. Esta descarga la

realizan los com presores a traves de un mecanisme de resortes y es accionado por un

p isto n d e potcncia,

Este m ecanism e funciona par 1a d iferencia de presiones entre la linea de succi6n y

descarga. C uando el compresor no esta fu ncio nand o, estas so n iguales en cual qu ie ra de

lo s la des d el p isto n d e p otc nc ia ; lo s reso rtc s de potcncia I l lUCVCI1 hacia arriba cI so portc , el

an il lo e lcvado r y lo s p ern o s eJevadorcs, y da lugar a que el platillo d e la v alv ula d e su cc io n

su ba y d esc arg ue e I b an co d e c ilin dro s del comp rc so r.

Cuando sc pone en marcha cJ compresor, la presion de succ ion cs alta y lo s

cilindros de desearga p erm an ecen sin carga durante las prim eras revoluciones. Luego, la

p resion de su cc ion d ism in uy e y la de descarga aumenta, Parte del gas de descarga pasa al

piston de p oten cia p or co nd ucto del ori f icio IIA", con cl result-ado de que la diferencia depresion en el piston de potencia tam bien aum enta (Fig . 2.2). C uando csta diferencia llega

a pr ox ir na da rn en te a 2 5 Ib /p lg 2 , el p isto n b aja y vence la presi6n de lo s reso rte s d e so po rte,

y da lugar a que el platillo de la valvula de succion sc c olo qu c n ue vamentc en su asiento 'i

9

, .,



a que se cargue el b an co de cilin dro s corrcspoudicntc. Estc proccdirniento ocurre en c I

tra nsc urso d e u na s c ua nta s rev olu cio ne s.

E l compresor permanecera cargado durante su operacion normal. Cuando la

presion de succi6n dism inuye hasta quedar debajo de la escala normal, afecta a los

con troles de presion . Estos se utilizan para la operacion de descarga; no son

d esco necto res d e b aja presion, y su func i6n cs c err ar u n c irc uito a l caer esta. Po r 1 0 tanto,

al caer la presion de succion, el control de csta cierra u n c on ta cto y excita un solenoide

conectado al banco del cilin dro , C uan do cste solenoide recibe corriente, abre un tubo de

conexion que va directam ente a la succi6n del com presor y perm ite que la presion del gas

so bre el p iston d e p otenc ia sc escap e a la s uc cio n. N u ev am cn tc s o o btio ne una cond ic ion

de igualdad de la presion sobrc cl piston d e p oten cia y la p resion dcbajo del m ism o para

p erm itir q ue lo s reso rtes d el so po rte Iev an ten e I p la tillo d e su cc i6 n y d esc arg uen el b an co

de c ilind ros, E ste c ic lo se rep ite s icm prc que ocurra lluctuacion de carga. M ien tras la

valvula solenoide este abierta, el gas que sale m cdido de la descarg a, pasara a la succi6n

p ara m an tc ner u na c on dic io n d e d esc arg a.

r'jg.2,2

Este sistem a d e descarg a esta habilitado p ara lo s tres comp reso res ex istcn tes en la

planta, y la utilidad que tienc cs debido a que los evaporadores no siem pre rcquieren de

u na can tid ad con stan te d e refrig eran te dado a que t ra baja n b ajo u n n ivel d eterrn in ado , qu e

sen t ex plic ad o m as adelanto.

10



Los comprcsores No. 1 y 3 ticnen una reduccion de capacidad de 25 %, 50 % y

75 %, conectados de fo rma secuencial y abrcn de acuerdo con la disminucion de presi6n

en tres de las cuatro cabezas. (Fig. 2.3)

(~~\ ) )...- '

~!.)~ __Q» ]" io= >-c..J

Fig. 2.3

EI compresor No, 2 tiene tina reduccion de capacidad de 33 % y 66 %. que

tamb ie n e st& conectada en form a secuen cial a 2 de las tres cabezas. (F ig . 2 .4)

446P l I I ' L ' C n I . j o de ~

I b ! [@ lH.

~)(J6~

( G @

( ( ) ) )

( 0 ! J~

Fig. 2.4

II



2.1.2 A CC ESORlO S D E LOS COMPR ESORES

Los com presores incluyen diversos com ponentes que son necesarios para la

correct a o pera cio n de la refrigeracion. EI compresor y su motor son las partes masimpo rta nte s d e e sto s e lemen to s, p ero ademas de estes, exis ten los siguientes:

2 .1 .2 .1 . S ep ara do r d e a ceite:

Los comp reso res qu e trabajan co n amoniaco no rma lmen te pe rmi ten aceite en la

lin ea de descarg a, G ran p orcen taje de este aceite cs atrapado en el sep arador y luego es

reto rn ad o a l c omp reso r, c on 1 0 cual se reduce el consum o en el sistem a. Los vapores de

descarga, jun to con el aceite, en tran en el sep arado r de aeeite y cho can co ntra u na serie d e

d eflec to res. L a v elo cid ad d el g as, a demas, es d ism in uid a a l en tra r en el sep ara do r, ]0 cual

lavorecc la separac ion del aceite de la corr ien te de gas. H I aceite c ircu la desde el

sep ara do r a tra ves d e u n tiltro hacia un a cam ara con trolada p or un tlotador. C uan do se ha

acum ulado suflcien te aceite en la cam ara, el flote se levanta, abriendo una valvula, y

permi te e l r etorno de este a1 eompresor.

2.1.2.2. Con tro l de ace ite :

L os c omp reso res n eeesita n u n seg ura p ara p re ve ni r f al la s en el fu nc io namien to d el

sistem a de lubricacion, E s im portan te m an tener la presion de aceite en todo m om en ta.

C om o m edida de seg uridad,se in eluye un con trol tipo P en n. E ste control fun cion a p or e)d if erenc ia l, en tre l a p resi on del ace ite y la de succion del com presor. E sta diferencia es la

p re sio n re al d el a ee ite e n el si stema de lub ri caci6n del compreso r.

2 .1 .2 .3 . C a le nta do r d el c arte r:

El calentador del carter sc activa unicarnente cuando cl compresor no fu nc io na ytiene par obje to evita r la a cumula cio n de Jiquido en el carter. Debe operar a una

temp era tu ra a pro xim ad a a 1 15 OP(4 6°C) y esta r c on ec ta do elec tric amen te a tra ves d e u n

elrcutto independiente, a fin d e p errn an ec er c on ec ta do cuando el com presor no esta en

funcionamlentc. EI uso excesivo de Recite y desgaste, e n la s c am isa s d el eilin dro , p ued en

ser c au sa do s p or la p resen cia d e ama nia eo liq uid o en el c arter.

2 . 1 .2 .4 . P ro tec to r d e presion:

Los com presores cuentan can un disyuntor dual de presion . Elobjeto de estos

c on troles es p roteg ee el comp resor con tra p resio nes de d escarg a excesivam en te altas y

p resio nes d e su cc io n ex ce sivamen te b aja s. L os c on tro les esta n c on stru id os d e ta l m an eraque cualquiera de las condiciones m encionadas abran un par de contactos y paren el

eompresor.

12



2.1.2.5. Va lv ula d e se gu rid ad By -p as s:

Los com presores estan equipados con una valvula in terna de seguridad. S i por

alguna razon , la presion de descarga sube a 250 lb/p ulg " sobre la p resion de succion, la

v alv ula se a bre, y perm ite que los gases de alta p resion del lado de descarga pasen allado

de baja presion. N o se produce n inguna descarga de gases directam ente a la atmosfera.

C uan do esta valvu la es accio nada, d ebe reem p lazarse p or un a n ueva.

2.1.2.6. Manometros :

E xisten c uatro manometros en cada com presor y sirven para visualizar las

p resiones a que se encuen tran trabajando; existen dos para ellado de succi on uno para el

am oniaco y otro para el aeeite, y del lado de descarga tambien existen dos, uno para el

amoniaco y u no p ara el aeeite.

2.1.2.7. ln terru pto res d e red ucc io n d e c ap acid ad :

Cuando en el sistem a v arian la s cargas, lo s interruptores d e red ucci6 n d e c ap acid ad

conservan presiones de succion predeterminadas y reducen la capacidad de la maquinap ara a ju sta rse a la s c on dicio nes ex isten tes. E sto s in terru pto res estan co nectad os a la lin ea

de succion,

2.1.2.8 . Agua ref ri geran te:

Lo s c ompr es or es estan p ro visto s d e tu beria p ara la en trad a de ag ua refrig eran te, en

la que se instala un flltro , una valvula solenoide y un a v alv ula ma nu al. E I agua pasa

primero a I en fria do r d e a ce ite y tu eg o a la s c ab ez as d elc omp re so r. El agua u ti liz ad a c omo

r ef ri ge ra n te e s suavizada y despues d e p as ar POf el comp resor es b otad a en el d ren aje.

2 .1 .2 .9 . F ittro d e a eeite:

E1 f ll tro de aceite es de un m aterial conocido com o Tri ~ M icro y ha sid e o bten id o

de un m aterial esp ecial q ue es altam en te comp atib le co n el uso de refrig erantes. D ebe ser

c am bia do p crio dic arn ente, seg un n orm as del tabricante.

2 .2 . C O ND E NS AD OR E VA PO R AT IV O

La eva cuac i6n del calor absorbido p or las instalaciones d e refrig erac i6 n se efectua

en c on den sad ores en fria do s p or aire 0 b ien p or agua, lo s c ua le s tra nsf orma n el ref rig era nte

d el e st a d o gaseoso al e sta do li qu ido .

a) L os condensadores enfriados por aire se empJean en la mayoria de los pequenos

refrigeradores d e tip o d ome stic o.

1 3

" I



b) Los condensadorcs en friados por agua pueden SCI ' : de doble tuba; de una 0 m a scamis as p rov is to s de uno o m as pasos de agua; de camisas mult iples y pcquefio tarnafio:

cvap orativos. S on estos ultim os de mayor interes p or ser can los que cuen ta la p lan ta.

L os con densadores evaporativos se em plean m ucho cuando el agua utilizada p ara

su en fria mien to deb e recup erarse. D uran te su fun cion am ien to el ag ua de en friarn ien to, se

proyecta pulverizada sabre los tubas del condensador, loscuales se hallan dispuestosdentro de un recinto. AI mismo ticmpo y por medio de un ventilador, se lanza una

co rrien te de a ir e s ob re el c on de nsa do r en sen tid o c on tra rio a t d el ag ua p ulverizada, la cu al

se enfria aJ evaporarse en parte y tran sfo rm arse el c alor s en sib le e n calor latente. EI agua

sin evaporar se recoge en el fo nd a d el a pa ra to y se haec recirc ular m edian te la bomba de

los pu lver lzadorcs 0 aspersores, La perdida de agua por pu lverizac ion es del orden dell 0

% d e la m an ip ulada . L os con den sad ores ev ap orativos se p ueden in stalar a la in tem perie, 0

b ien d en tro d e lo cales; en esre u ltim o caso , eN nccesar io disponer de canal izaciones para la

entrada y salida del aire, (Io'ig, 2.5)

C O N D E N S A D O R EVAPORA r I V O

',.-··-----------------1

-------_. • . . . . .

s al id a p ar a d ete ct ar n iv el b a J O - . , ( )

d renaJe _ ) 0

sal ldas de r ef ri ger ante

_ c o _ _ . ' - ' - - ' ~ - " - ' d @

ees al id a p a ra d et ~r

nlvelalto ,_ ~ c :

-"urgador

F ig . 2 .5

La planta cuenta con dos condensadores evaporativos a la in tem perie con las

s igu ientes carac ter is ti cas :

14



Co nd en sa do r ev ap ora tiv e N o . I

Este condensador fue instalado con la prim era linea, pero carece de datos;

so lam ente se sabe que tiene una capacidad de dlsipacicn de 8 5.2 toneladas de

refrigeracion.

ademas, este se encuentra e n ma la s c on d ic io n es y no t ra b aj a.

C o nd en sa do r ev ap ora tiv o N o . 2

T abla N o. 2 .3 .

.-r----...

Marca Vilter

Tipo Conden s ado r e va por at iv o

M od elo N o. J O O- .. . ,~. . . . . . . . . . . . . . . --~.--------. . . . . . . . . . .---- ..~~...___....--.- ...- . . . . . . . _ _ . . . . _ . . . . . . . . _ . . . _ . ._ _ . _ - -

C ap ac id ad d e d isip ac i6 n d e c alo r 2 13 to n d e re frig era cio n

c on amon ia co- I--.--'-"---~-

No . d e v en tila do re s 4..,

. . . . . . _ _._

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

_ - . . .--- .. .-_._--- ....._.,--_ .. ._----_ __ ._ • __ • __ . H___ •___ •___ ·_ •

P ot. d e m oto r d e ven tilad or 1 5 hp

N o. Y P ot. de bom bas 2 de 2 hp

C au dal d e ag ua 320 gal / m in

C an tid ad d e aire 57,000 p ies / m in

D iam etro d e en trad a d e am on iaco 4 p ulg co n d os en trad as

D iam etro de salida de am oniaco 4 pulg con dos salidas

C ap acid ad d e carg a d e am on iaco 520lb

La form a de circulaci6n del am oniaco com ienza cuando los gases calien tesproven ien tes de la desearga del com presor ing resan a los serpen tin es por m edio de las

en trad as d e am on iaco d isp uestas en la p arte su perio r, p recip itan y con den san el g as hasta

Ileg ar a la salid a d e am on iaco liq uid o d on de es lIev ad o al recib id or.

E l a gu a u tiliz ad a en el co nd en sa do r ev ap ora tiv o, y es su av izada an tes de ser usada

p ara evitar incrustaciones den tro de este, adem as, se le agregan alg icidas para evitar la

fo rmac ion d e a lg as 0 cuerp os org an icos, los cuales p ueden ob stru ir el libre p aso de ag ua

e n l os a spe rs or es 0 rociadores.

L os con tro les de p resion (F ig . 2 .6 ) q ue op eran en el con den sador evap orativo son

conectados a la tuberia de descarga en la en trada del conden sador y sufic ientementea1 ejad os d el comp reso r, a fin de p reven ir p ulsacion es en la tuberia de descarg a. E xisten

do s con tro les; un o con ectado al circuito electrico de los m ot o res de los ven tiladores y el

o tro conectado al circuito electrico de las bom bas de agua. L a calibraci6n esta reg ida a

n orm a s p ro po reio na da s p or el fa bric an te.

15

. , 1 l !



i l' 1d l cado r pa ra desconeclar

escataF ig ura 2 .6

indlcador

p er il la d e a ju a le ( CO {l ec la )'\. .. . . - .

"\. perilla de e Ju at e Cabre)

-,

a oo pl e p ar a t ub er ls de desc.rga

2.3 R EC JB1 D OR

Un rec ib id or d esem p efia la s sig uien tes fu nc io nes: a lm ac en a el refrig era nte n o u sad o

q ue reg resa del condensador; almacena el refrigerante que va a ser utilizado en el

e va po ra do r; a lm a ce na 0 1 excoso de rc f l igcranrc en cl sistem a, y proporciona un lugar

donde almacenar e l refrig era nte c ua nd o so :v ac la el ev ap orador duran te las op eracion es de

mantenim iento . E I rec ib idor debe de tcner un a lin ea d e reto rn o del c on dc ns ad or , u na

v alv ula d e a liv io y una lin ea igualadora o en b . parte superior del condensador. .

En la p lan ta, el rec ib id or cs u n c ilind ro ho rizo ntal a d ond e lJega a dar el amoniaco

hquid o, desp ues de haber side con den sado en el con den sador evap orativ o. E ste recip ien te

esta construido de hierro n egro y d isefia do p ara so po rtar a lta s p resio nes; no tie ne p arte s

movibles, por 1 0 tan to esta Iibre de problemas. Dc aqui, se distribuye el llquido

refrig era ntc a lo s d iferc ntes ev ap orad ores ex isten tes en J a p lan ta . (F ig . 2 .7)

w lvu la d e pu rg a

~ valvula de entrada de Uquido

V ~ I ) ' - ' . ., , iq. . . .

~ control de tlive I

v ilv ula d e p re sl6 n c on st an te

I nt er ru pt or d e "o la do r

E I n iv el d el liq uid o puede apreciarse por m edia del tuba de c on tro l d e v id rio y es

i m p o r t a n t e que el tanque recibidor ten ga par 1 0 m enos un tercio de la capacidad cuando e Js is tema se encuent re t rahejando.

1 6



A dem as de recib irel liquido que viene del condensador y d istrib uirlo p ara lo s

d if ere nte s e va po ra do res , el re cib id or tambien tiene una valvula de purga que sirve para

evacuar los gases no condensables; una linea igualadora de presiones en la trampa de

amoniaco y una en el condensador; una en trada para descarga de am oniaco liquido

proven iente de la tram p a de am oniaco de la linea de succion , elliquido recolectado en la

t rampa, c ae p or g rav ed ad a l rec ib id or.

2 .4 . EV APORADORES:

C om o el nornbre 1 0 indica, esta es la parte del sistem a en donde se evapora el

refrigeran te liquido, A lgunas veces se le llam a serpen tin de enlriamientc, unidad

en friad ora , serp en tin c on gela do r, en fria do r d e l iquldo, etc., p ero in dep en dien tem en te d el

nombre, la parte del sistem a donde el refrigeran te liquido se eonvierte en vapor por

absorcion de calor, es un evaporador. A unque alg unas veces es un aparato m uy sim ple;

eonstituye la parte m as im portan te del sistem a. Cualquier sistem a de refrigeraci6n se

disena, se instala y se opera con el unico fin d e q ui tar calo r a una sustancia. D ebido a que

este calor debe ser absorbido por el evaporador, la eficieneia del sistem a depende del

dise f io apropiado y d e la a dec ua da operacicn de l evaporador.

Las caracteristicas que debe ten er un evaporador son :

a) Sutieien te superficie para absorber la carga term ica sin una diferencia excesiva de

temper atu ra e nt re e l r ef ri ge ra n te y la su sta nc ia q ue va a enfriarse.

b)P roporcionar suficien te espacio para el refrigerante liquido y tamblen u n esp acio

ad ecu ad o p ara q ue el vap or d el refrig eran te se sep are d elIiq uid o.

c) Proporcionar esp ac io p ara la c irc ula ci6 n d e refrigerante si n excesiva eaid a d e p resi6 n

entre la entrada y la salida.

Lo s e va por ado re s se clas if ican freeuentemente aten dien do al m ed io en friad o, esto

es, en eniriadores de agua, salmuera a aire. Los evaporadores pueden ser simples

se rpen tines de tubo, 0 b ie n e lemen to s de hierro colado, los cuales se disp on en en la s

p ared es d el lo cal a enfri ar. Otras veces, se les da la form a d e co nden sad ores d e cam isa,

tubo, de doble tuba 0 serp en tin es de tubos de aletas. E n cualquier caso , es esen cial p ara

un fu nc io na rn ie nto s atis fa cto rio q ue q uede distribuido adecuadamente c l refr igerante en el

evaporador.

Los evaporadores usados para servrcio de refrigeraci6n deb en de tener

requerimientos especiales que no se dan en otros tipos de in tercam biadores de calor. L o

an terio r in c1 uy e p ro blem as d e reto rn o d e aceite, d istrib ucio n d e g as d e tran svap oracio n,

sep ara cio n d e g as y l iquido, y efectos de sum ersion . .

] 7

··1



Cuando el evaporador se usa con equipo de compresion de movim ien to

alternative, e s n ec esa rio a se gu ra r el reto rn o ad eeu ad o del aceite d esd e e l e va po ra do r. Si

el aceite no regresara en el flujo de refrigerante, es n ecesario dotar a l sistem a de un

d ep osito p ara el a eeite y ex tr ae rl o r egu la rmen te.

C om o reg ia g en era l, los refrig eran tes se in tro du cen en el ev ap orad or ex pa nd ien do

liquido desde una p resion alta . En el proceso de expansion, u na c an tid ad significative derefrigeran te se convierte en gas por transvaporaci6n (vaporizacion por reduccion de

presion ). Este gas debe in troducirse a t evaporador de m anera aprop iada para que el

rend im ien to sea satisfactorio . L a d istribucion inadecuada del gas de tran svaporacion

puede causar un arrastre de Jiqu ido hacia el com presor, asl como dane a los tubos del

eam biad or d e calor p or ero sio n 0 vibracion,

HI gas de asp ir ac ion que sa le del evap orador debe estar sect) p ara evitar q ue d ane

e l c omp re so r. E I d ise iio d eb e asig nar u n esp acio de separacion adeeuado 0 b ie n i nc lu ir

elim in ad ores d e n eb lin a. EI arrastre de liquido es una de las principales fuentes de

problemas en lo s sistem a s d e refrigeracion,

L os evaporadores existen tes en la p lan ta son 3 y tie ne n n omb re s especificos como

1 0 son : banco de hielo, chiller y carbo-cooler. Cada uno de estos curnple una fimcion

esp ec ific a, q ue a c on tin ua cio n se d eta lla :

2.4.1. B an co de h ielo :

EI banco de hielo tiene com o funcion enfriar ag ua qu e sirv e p ara : p asteu rizar ag ua

que tiene usos alimenticios com o agua pura, agua para preparar beb idas gaseosas y

refrescos no carbonatados, y tambien se utiliza en una torre de en friam ien to , en donde el

agua sirv e p ara en friar in terc am biad ores d e ca lo r de jarab es p ara la preparacion d e b eb id as

gaseosas y refrescos no carbonatados.

El b an co d e h ielo e sta c on stitu id o POl': (Fig. 2.8)

-Recipicnte 0 deposito de agua

-Bombas de agua, para d is tri bu ir e l agua enfrlada a las pasteurizadoras y banco de hlelo

(2)

-Tuberia de entrada de amoniaco l iqu ido p roven iente del rec ib idor - Juego de valvu la s pa ra

la expansion y dosiflcecicn de l amoniaco .

-Serpentin de evapora cion de amon ia co de 2 pasos (2)

-lnterruptores de flate p ara co ntro l d e n iv el maximo y minima

El deposi to de enfriamiento de a gu a esta co nstru id o de lamina g alvan izada d e g ran

resistencia a la p res ion h id ros ta ti ca ; su forma es cubica y en su in te rio r se e nc ue ntra elagua enfriada, que es rccirculada por medio de las bom bas; este deposito se encuentra a

18

" H: I !



F igu ra 2 .8

r\.

BANCO DE HIELO )

PA6TEUA!ZAOOR,AS Q

19

Ir



presion atmosfer ica, E n el in terior, se en cuen tra el serp en tin de evaporacion , el cual se

encarga del enfriamiento del agua. E l sistem a de evaporador que se utiliza es de serpen tin

inundado y el con tro l es por gravedad. Este ultim o es ap licable al sistem a, debido a que el

refrig era nte es d istrib uid o en fo rm a g en era l, a to do s lo s ev ap ora do res y, por 1 0 tan to , es en

estes don de se debe graduar la adm isi6n de am oniaco. E sta adm isi6n se logra por m edio

de la activacion de valvulas solenoides del lado de alta y baja presi6n y los circuitos los

abren 0 cierran lo s in terru pt o res d e flote que controlan lo s n iv ele s maximos y minimos,Ademas, existen term ostatos que con tro lan la tem peratura del ag ua y abren 0 cierran la

valvula de exp an sion cuan do sube a baja la t empe ratura respec ti vamente .

La pa steu r iz a ci6n y enfriamiento de jarabe se realizan par m edia de un sistem a de

salmuera, donde el flu ido in term edio en tre el sistem a de amoniaco , la s maquinas

pasteurizadoras y la to rre d e en friam ien to es agua .

2.4.2. Carbo-cooler:

EI carbo-cooler es un a rnaquina que utiliza un evaporador; sirv e p ara carbonatar

uni formemente un liquido por m edio de un en fr iam ien to e fic ien te hasta 36 u P , bajo unaa tm o sfera d e CO

2c ui da dos amen te c ontr ol ad a.

AI iguaI que el banco de hielo, e) sistem a del evaporador es por serpen tin

in un dado y el con tra] de am oniaco es por gravedad. La d if er en c ia e s q ue en este p ro ceso ,

e) refrigeran te pasa directam ente al in tercam biador de calor donde se efectua la

carbonataci6n y no com o en el banco d e h ie lo , d on de se u tiliza u n sistem a d e salm uera.

En instalaciones com o las de la p lan ta , d on de existe mas de un evaporador, se

distribuye todo el refrigeran te, desde un sistem a cen tral de amoniaco, y es necesario el

con tro l por gravedad, a fin de regular el flu jo de refrigeran te a los evaporadores. Un

control abre 0 cierra la valvula solenoide, que m antiene el n ivel de am oniacoaproximadamente a una 0 dos pulgadas sabre el fondo del cilindro de retorno. El

amon ia co c irc ula a traves de las p lacas de en friam ien to del carbo- cooler p or g raved ad, el

liquido desciende par la tuberia y en trada. Una mezcla d e liq uid o y g ases retom an al

tanque de retorno a traves de la tuberia. A ceite p roven iente del com presor se acum ula en

la tram pa de este y debe drenarse a traves de una valvula . U n con tro l flo tan te sirve com o

ala rm a d e a lto nivel,

2 .4 .3 . C hille r:

En la p lan t a , el chiller es el avaporador de mayor im portancia , debido a que a

traves de este se logra enfriar g licol, que a la vez sirve para enfriar la m ezcla de jarabe y

ag ua, a u na tem p eratu ra ad ecu ad a p ara su p osterior carb on ataci6 n en el in term ix .

20

, - :



E l sistem a que utiliza el chiller es de serpen tin in un dado y co ntro l p ar g rav ed ad ;

adem as, la form a de refrig eracion de la m ezcla es par el m etoda de salm uera. E ste con siste

en un enfriam ien to indirecto del refrigerante con la m ezcla; esto se Iogra a traves de un

flu ido intermedin conocido como glicol. E ste proeeso se lleva a eabo debido a que el

g licol usado no es taxi eo, no se gasifiea y tiene una baja tem peratura practica , Estas

caracteristicas son adeeuadas para evitar que exi stan m ezclas entre el glicol y la m ez cla

. que se va a preparar cuando pasan por el in tereambiador de calor. En easo fuera unare fr ig er ac io n d ire ct a, el gas de am oniaco podria filtrarse en la s p lacas d el in tercam b ia do r

d e ca lo r y contaminar la mezcla , p or 1 0 tan to , se hace n ecesario utilizar lo s glicoles.

H I tip o de g Jicol utilizado en el proceso de enfriam iento de la li ne a de embo te ll ado

No.2 cs cI propilcnglicol, que ticnc las siguien tcs caractcristicas: .

T abla N o. 2.4.

T empera tu ra p ra ctic e m in im a -1 0 "C1-.---.-----.-.---.-- ...- ....--......-.-.> - . -. ..~..""'.-~........----- ... .__ ...

Toxicidad ninguna

Explosividad ninguna

Corrosividad media--r---..--- -,

Casto medio--- ._Densidad 1. 118 gr lIt

Concentracion 60 % en ag ua

El proceso que se neva a cabo en este evaporador es de la siguien te m anera:

E l am oniaco llega por la linea de llquldo del recibidor al serpentln que trabaja y

esta constitu ido de la m isma forma que en el banco de hielo, con la diferencia que el

dep6sito donde se enfria el g licol es de form a eiH ndrica y est! c erra do h erme tic amen te.

E n el in terio r, el g lico l es en friado p or et refrig eran te, y lueg o bom beado p or tuberia hacia

el in tercamblador de calor, que esta constitu ido por un conjun to de p lacas por donde

circula por un lade cl g licol y por el otro Ia m ezcla para agua gaseosa cn Ilujo contrario.

Luego de extraer calor a la m ezela, el g licol regresa al chiller donde de nuevo es enfriado

pa ra s u re cir cu la ci 6n .

E I con trol de tem peratura , p resion y otras variables, son con tro ladas de form a

electrica p ara la apertura y cierre de valvulas del lado de g licol, como del lade de

amoniaco.

Es necesario que la temperatura de la mezcla sea constante, debido a que la

carbonataci6n del p rodueto se realiza a 2 °C aproxim adam ente. S i esta tem peratura no se

con trola lo s n iveles d e CO2 en la bebida son bajos 0 altos, seobtiene un producto de m ala

21

, 'C



calidad. Por eso es necesario que el circuito que con trola la temperatura del glicol y

amoniaco, este calibrado adecuadamente y funcione de forma regular.

. 2.5. TUBERiAS

Los conductos para m over fluidos que esten 0 no a presi6n, reciben el nom bre

general de tubes. So considera que hay dos tipos: tube norm al y tubo especial. E I tubonormal 0 comun es de pared gruesa de mas de 1 pulg . de diametro: el tubo especial es de

p ared d elg ad a y por 1 0 general de m enos de 1 pulg . de diam etro; las especificaciones de

cada uno son d iferentes E I tu bo n orm al se esp ecifica par un t ama il o 0 diametro nomina1 y

p or su esp esor de p ared 0 cedula,

EI Institute Nacional Americ an o d e E sta nd ariz ac i6 n (ANSt ) define la tuberia de

refrigeracion como: "un compcnente tubular, usualmente cilindrico , u tilizado para

co nd ucir u n flu id o". E l flu id o p ued e ser com presib le, in com presib le 0 un a com bin acio n d e

estos.

Basicam ente, tres m ateriales son utilizados en la fabricacion de tuberia parar ef ri ge ra ci 6n : a ce ro , c ob re y lat6n.

M ientras los refrigeran tes halocarburos pueden ser usados en tuberia y

comp on en tes u tilizados en sistem as d e am on iaco , la tub eria y comp on en tes utilizad os en

refrig eran tes h alo carb uro s, n o p ued en ser u tiliz ad os en amoniaco, debido a que este ataca

e l c ob re y lat6n.

C uan do el sistem a n ecesita refrigerantes del grupo 20 3, no debe utilizarse tuberia

m enor que cedula 8 0 en la linea de liquido y el diarnetro debe ser 1 1/2 p ulg . 0 menos.

L a tu beria ex isten te en la p lan ta p ara el sistem a de refrig eraci6n es la sig uien te:

a) L inea de llquido: tuberia de acero A STM~tipo A 53 sin costura n i soldadura, cedula 8 ·0

y d ia rn etro 1 1 /2 ".

b) L in ea de succion: tuberia de acero A STM~tip o AS3 de tope con soldadura, cedula 40

y diam etro 4 11•

c) L in ea de descarg a: tuberia de acero A STM-tip o AS3 sin co stu ra n i so ld ad ura, ced ula

40 y d iam etro 3 11•

En la p lan ta, el sistema de refrigeracion cuen ta con tuberia para la linea de

des ca rg a, li qu ido y de succion. C ada una de estas tuberias tien en un color especifico p ara

d iferen ciar la cla se d e flu id o q ue Ileva :

__ - -. . ,_ . ~ . . ..~ .. .. I ;

-~~'.._:'.'.~/ f ' U ; : D . X ; T ~ : ; ~ i · : ~. ~. ;r ~. .. :. .: .. .; ~ ~ . . _v,~ ~ _ ! '2

_ . . . . . . . . _._. .--, . _

="':'_u '_~

j , i ; : l i f i ~ '" I· I' •j ,.),:, 1-



a) N aranja: am oniaco gaseoso a alta presion (170 psig), que va de la descarga del

comp reso r, h ac ia el co nden sad or ev ap orativ o

b ) Amarillo : amo niaco liquido a a lta p resio n, que va desde el recibidor hasta los

ev ap orad ores (ba nco d e h ielo , ca rb o- c oo ler y chiller).

c) Revestimiento con lam ina plateada: am oniaco gaseoso a baja presion va desde la salidad e lo s e va po ra do re s b ac ia lo s c omp reso res.

2.6. ACCESORIOS

S on varies acceso rio s qu e n ecesita u n sistem a d e refrig eraci6 n p ara p od er o perar y

entre sus funciones estan: controlar, detectar, conectar 0 d esco nectar, etc. Acon tin ua clo n, se c numera n lo s a cc eso rio s m ils impo rta ntes:

2.6.1. V ilw la de expansi6n: asi se le llam a al dispositivo que dosifica 0 reg ula el flu jo d e

ref ri ge ran te l iqu ido hacia el evaporador. Tiene des prop6sitos: reducir la p resi6 n d el

Iiq uid o h ac ia el evaporador y reg ula r eJ flujo de refrlg era nte h acia este, P or esta raz6n.divide los Jados de alta y de baja presi6n. En el sistem a d e refrig eraci6 n de la p lan ta) laexpansi6n se produce par m edia de una valvula solenoide y una valvula reguladora de

presi6n.

2.6.2. interrupt or de tlotador: es un dispositivo de control de nive! de liquido que usa el

ascenso 0 d escen so de un tlote para accionar contactos electricos. Los con tacto s, a suvee , energ izan 0 desenergi zan uno 0 mas circuitos electricos, Se uti liz an para man tene r el

nivel de Hquid o d e amonia co en el sistema de serpentin inundado , en los evaporadores.

2.6.3. V alvula solenoide: es una valvula de cierre 0 ap ertu ra p or d iep aro , activad a p ar

una bobina electrom agnetica diseftada de m anera que, cuando se encraiza la bobina, elcam bia m agnetlco attac una arm adura corredlza en el nucleo de la bobina. Se puede

u tiliz ar p ara manten er la tempera tu ra , la p re si6n, e t nivel, e tc .

2.6.4. Valv ula reg ulad ora d e presion; la funci6n de la valvu la reg ulad ora de p resi6 n en e 1

ev ap orador es ev ita r q ue la pres i6n desc ienda POt deb ajo d e d eterm in ado p un to .

2.6.5. C ontroles de presion: estes se utilizan en los com presores y sirven p ara regular la

capacidad de lo s m ismos, asl como , deten er en caso de sobrepres i6n 0 elida de presi6n de

lo s c om p reso res, c omo d el c on den sa do r ev ap orativo .

2.6.6. Controles de tem peratura: estos son controles que activan 0 desactivan circuitoselectricos por efectos term icos. En la plan ta, son de m ucha utilidad, ya que a traves de

estes, tam bien se regula el flujo de refiigerante liquido en el banco de hielo, en el chiller y

a dema s a cti va el circ uito p ara b ombea r g lic oJ.

23



2.6.7. T ram pa de am oniaco de la linea de succion : este d ispositivo sirve para retener el

am oniaco liqu ido que p ueda ven ir en la lin ea d e su c cio n , e l cual es m uy p erjudicial si l lega

a en trar a lo s co mp reso res. EI am oniaco Iiquido atrap ado en Ia tram pa es llevado por

gravedad hacia el rec ib idor.

2 .6 .8 . Ademas de 1 0 an terior, 1a tuberia de succion que contiene g as a baja p resi6n y el

c h il le r e n la to talidad de su A rea se en cuen tran aislado s. Este aislam ien to tien e com o finretardar el flujo de calor, evita la ganancia de calor del gas refrigerante que conducen las

tu be ria s, c on 1 0 que logra que el am oniaco no se sobrecaliente, y ev ita la formacion de

hielo 0 con den sacion de agua en las sup erficies m as de la tuberia. E I aislam iento term ico

que se u ti li za es f ib ra d e v id ri o.

Las supe rf ic ie s frfes d eb en esta r a isla da s p ara evitar que el calor p en etre a l sis tem a

o al esp acio que trabaja a tem peratura inferior al am bien tc, com o en el caso del chiller,

puesto que el calor fluye de las tem peraturas altas bacia las bajas. E x.traer el calor de un

esp acio refrig erado p uede costar diez veces m a s que reponer la perdida termlea en un

sistem a d e alta tem peratu ra. A si, g en eral m en te se justific a u sar a islam ien to m as grueso a

bajas temperaturas y no a a lta s,

2.7. DESCRIPC l6N DE OPERACI6N DEL SISTEM A (Fig . 2 .9 )

Es necesario describir en form a breve el ciclo y fun cion am ien to del sistem a de

re ftig era ci6n de la p lan ta: este com ien za en los com presores, don de el am on iaco g aseoso

ea comprimido , y aum enta la presi6n en la desc arg a a 16 5 p sig ., lu eg o, el am on faeo p asapor los separadores de aceite en donde se le extrae este al m axim o. D espues, es llevado

por la tuberia de descarga a un m aniful, que recolecta la descarga de los com presores y

conduce a traves de una sola tuberla hacia e! con den sad or evap orative. Cuando el

am oniaco se ha condensado, es llevado por una tuberla de 2 112 p ulg de diam etro hacia el

recibidor; a este tam bien Ilega el Jiquido proveniente de 1 8 tramp a de amoniaco, en eld omo estan in stala do s lo s reg ulad ores de p resio n p ara a ctiv ar los v en tilad ores y b omba d el

con den sador evap orativo y tam bien estan in staladas las valvulas de alivio. D el recibidor

s ale u na linea p ara n ivelar presion es en la succion antes de entrar a la tram pa de am oniaco .

Tam bien sale del recib idor la linea de liquido de I 112 pulg de d iametro , para ser

distribuido a los diferentes evaporadores. A l llegar a estes, el am on iaeo liquido es

expandido par valvu las soleno ides, que a su vez regulan su paso y so n dep en dien tes de

lo s in terrup tores de flote los euales co ntro lan n iveles m ax im os y minim os. La caida de

p resion en los evaporadores es de 30 psig aproxim adam en te. C uando el am oniaco se ha

gasificado, es llevado par la tuberia de succion hacia la tram pa de am on iaco, donde se le

e xtra e e l liq uid o a t gas; este u ltimo es Ilev ad o par u n tu bo de 4 pulg h acia u n maniful, el

cu al d istribu ye el g as h acia la su ccio n d e ca da u no d e lo s comp reso res.

24



lI

U J

Ll R~ ~

~ ~I

. . . r D · · ; . f"""""'·""·"··~'·""·'''·''~''''·'"·''·''·''·''·'······''··~'···'''~''''_''.'''''''''''"''.'''''.''''''''M'.''''~'

[ - · - (

_

I

i~ " , ~ ~n . U J I

II J U J , . . ,10 a:

i ' ~ ' _ _J

i " - I , ! -Ir H :t I

I_~ Z J

-,

1. , . . . . . . . . . . 1

!,,,,

1"""

I,I

L l f ~~ ." I Ie > .". • ." - , T'" 'co,:l,:.~. "' .

I I Ii I

2 5

-- I",.II!~ :I



Capitulo NO.3

EVALUACION DE LA CAPACIDAD DE REFRIGERACI6N

E s im portan te determ in ar la cap acidad d e produccion y consumo max imo que t ie ne

el sistema de refrigeracion de la plan ta, para poder determ inar, si el sistema con que se

tra ba ja a ctu almen te, tien e la c ap ac id ad d e sa tisfa cer la s n ec esid ad es req uerid as.

3 .1. CAPACIDAD DE PRODUCCION DE LOS COM PRESORES.

Sabiendo que los com presores utilizados en la p lan ta son del tipo reciprocante y

que la p re sion c re ce po r compre sion politr op ic a,

La capaeidad de produccion de los compresores se obtiene a traves de tables

con ten idas en los m an uales brin dad os p or el fab rican te, y es determ inada respecto a 165

psig en la desearga del compresor y 32 p sig en la succi6n ; estes se m uestran en la tabla

No,3 .1

T abla N o. 3.1

-------- ---_.- -Ccmpresores Desplazamiento Toneladas de

pies' / m in refrigeracion

compresor I 309 96

compresor 2 232 76

compresor 3 309 96

Rea lizan do Is surnatoria de la capacidad de producci6n de cada uno de lo scom presores, esta da un total de 268 ton de refrlgeraclcn; esta es la capacidad m axim a de

toneladas de refrigeracion can que cuen ta el sistem a, pero se debe tomar en cuenta, que

actualmente en el sistema no trabaja el compresor No.1, par 1 0 que la capacidad de

p roducc ion se lim ita solamente a ) 72 to n de r ef rig era ci6 n .

3,2, CARGA DE CONSUM O DEL EQUIPO EXISTENTE.

Lo que consumen los evaporadores es 1 0 de m ayor im portan cia que se va a

evaluar, si existe u n balan ce en tre la p rod uccion y el consumo, pero tambien existen

consumos menores, como las perdidas que no se pueden evitar por ser un sistema real,

t aJ es c omo : las de la tu beria de succi6n (p or el aislam ien to) y las p rod ucid as p or el efectode expansi on .

A con tin uacion , se p resen t a el calculo de con sumo p ara cad a evap orad or:

2 6

• .



3.2.1. B anco de hielo:

E I calcu lo del con sumo del banco de hielo se rea liza de acuerdo con las

tem peratu ras requ erid as en las maquinas p asteuriz ad oras e in terc am bia do res de c alo r. y se

determ ina de acuerdo con l a s ig u ie n te e cu a ci on :

donde:

Q !.-: calor que se va a absorber (signo negat ive)

w "'" demanda de agua

Ce= c alo r esp ec ific o d el agua (1 k ca l/ (k g x °C»

t2 = tem peratu ra d e salid a del agua (5.5 lie)I

tl "':temperatura de ent rada de l agua (1 0 "e)

Pa ra o bte ne r la dem anda de agua (flujo masico), se hace un aforo en Ja descarga de

agua del banco de hielo, del cual se o btie ne un caudal prom edio de 1l.44 It I seg , de agua

a enfriar. Este dato hay que m ultiplicarlo por Ia densidad del agua 1 k g lI t y l a conversiona kg/h.

w= 11 .44 It / seg x 3 ,600 s Ih x 1 k g / It = 41 ,18 4 kg / hr

Q= (41;18 4 kg / h) x (1 k ca l / (k g I l C » x ( S.5 ~ lO ) I l C

Q = = 1 8 5,3 28 k ca l/h .

P ara dejarlo e n te rr nin os de ton de refrigeraclon, se divide por el factor de

c on versio n 3 ,0 24 k ca l I h = 1 to n.

Q = (18 5,328 keaII h) / 3,024

Q = 62. T on. de refrigeracion.

3 .2 .2 . Ca rb o- co ole r:

En la estim acion del consum e del carbo-cooler. se utiliza la ecuacion de calor:

donde:

Q :;::calor que se va a absorber.

w = dem an da de p roducto (tlujo m asico a en friar)

Esw tempe ra tu ra e s 1 1 . 1I c lW l I , p e m se Jl(• 'c cs ilu u na ma s b aja , (v er c ap it ulo 4 , s e e c i o u 4.2. J .)

27

' ; f



C e= c alo r esp ec itic o (en este c aso es 0 .9 3S kca l/k g C co rresp on dien te a l sab or p ep si-co la ,

que es el m as a lto ).

t, = tem peratura del p roducto a la en trada. (25 "C )

~= tem pera tu ra id ea l d el p ro du cto p ara la c arb on ata ci6 n (2°C)

E I c alc ulo de la demanda de producto se haceen base a la p roduccion teo rica

maxima de aguas de 12 onzas. S abiendo que la densidad del producto es 1 .04 k g I It y laproduccion en la linea de em botel1ado N o.1 es de 450 cajas/h.

P ro du c, ,..,4 50 c aja s I h x 2 4 Un id. /c a ja : :: ;10,8 00 U nid . ; h

Produc . = 10 ,8 00 U nid .v h x 0 .3 5 It I Unid .

P ro du c. " " 3,7 8 0 It / h

w = (Produc. x densidad) = 3,78 0 It / h x 1.04 k g lIt

w =3,931.2 kg / h

Entonces:

Q= 3,931 .2 k g / h x 0 .938 kca l / kg "C x (2 -20) l ie

Q= 8 4,8 11 .708 kcal / h

Para convert ir a T on . de refiig erac i6 n se divide p or el fa cto r 3.024

Q= (84,811.708 k c al/ hr ) / 3,024

Q = 28 ton. de re fr ige r acion .

3.2.3. Chiller:

L as toneladas de refrigeracion que consum e el chiller se determ inan por la

ecuacion usada en los calcu los an terio res. S e utilizan , adem as, los datos de densidad y

calor es pe citic c d el re lresc o pepsi-cola. debido a que estos son los valores m a s altos

u sa do s en el p ro ceso .

donde:

Q = c alo r a bso rb id o p or el sistem a

w = d em an da d e p ro du cto (flujo m asico) que se va a enfriar

28



Ce = calor esp ecifico del p roducto (0.938 k cal/k g D C )

t, = tem peratura del producto a la entrada del in tercam biador (25 "C )

t2 = la tem peratura ideal del producto es 2 °C pero por se un sistem a de salm uera se tom a

com o -5 °C por las perdidas en la transferen cia del chiller y del in tercambiador. 2

p ro du cc io n teo ric a m ax im a 4 2,0 00 u nid ad es I h de O .35Jt c/ u

Prod. = = 42,000 x 0.35 = 14,700 It I h

w = P ro d. x d en sid ad -= : 14,700 It!x 1.04 kg I It .

w :::;1 5,2 88 k g I h

entonces:

Q ::= 15,288 kg I h x 0.938 kg I It x (-5-20) "C

Q = 3 58 ,5 03 .6 k ea l I h

P ara convertir las k cal/hr a ton de refrigeraclon , se divide por el factor 3,024

Q = (358,503.6 kcal/hr) I 3,024

Q = 1 19 to n d e re frig era cio n .

B I consum o de toneladas de refrigeracicn actual se da en los evaporadores de sala

de j ar abes y en la linea de em botellado N o.2, banco de hielo y chiller, respectivamente,

Para detenn inar el consum o m axim o, se sum an las cargas de los evaporadores que

trabajan y se d eb e estim ar u n p orc en ta je 0 fa cto r d e p erd id a.

C on sum e total actual ' con sum e del chiller I con sum e del bun co de hielo.

Con sumo to tal ac tua J = 62 + 119 = 181 ton de I 'efr igeracion

Este consume im pliea que el sistema debe tener una cantidad necesaria de

am oniaco para poder operar efieien tem en te. P ara evaporar un k ilogram o de am on iaco, se

n ec esita n 3 07.2 2 k ea l.

c an tid ad d e amon ia eo = (18 1 x 3,024 kcall h)/(307.22 k cal! k g)

can tid ad de am on iaco = 1,781 kg

2V l . T Iigura, g r 6 1 i C I I 3.1.

29



w a f i c a 3 . 1 .

C o e f ic ie n t e d e

f 8 n d i n l t e n t o ( C O P J

e e r v a d e 8 v a p o r a c t 6 n I 3

p o t e n d a d e l m o t o r ,K W ~

~ - - - - - T n c l o r o e t l l t n : l

- - - - - - - = , . . . ,1 . . .. r ; E• - - - - - - - - C crurod .M tliIInO--- ~

"~I.

~Propllqllcol. :>

f . . E - - EI Ifq f l co l ___ , . .

~ C o r u m dtC l lc lo~

1 < · · , M e I w I o l - .~.... R·II

4

2

T e m p e r a tu ra d e s a lid a d e l a s a lm l lt l1 , 'C

.9) · 5 0 Q0 · t o7 0

T e m p e ra tu ra d e l r v i r i g e r a n t a , 'C

·Fuellte: M. Ku ll ., I ~. nc ic lo pud ia do l a nwcAn ic ll , J nBc ni~r ln ytacnicn, V ol. 8

30



3.3 . COMPARACION DE CARGAS Y DETERM INACION DE LA EFIC lENCIA DEL

CICLO.

La com paracion consiste en determ inar cuanto excede 0 falta en la produccion de

toneladas de ref ri gerac ion , Debe tomarse en cuenta que los datos que se u tiliz an p ara

realizar lo s calculos so n rnaximos, 0 sea, cuan do el sistem a trabaja al 100 % . Cuando en

el sistema solamente trabaja un equipo de evaporacion, su cap acidad esta holg ada,entonces s610 se trabaja con un compresor. Par el contrario, si trabajan iodos lo s

ev ap ora do res, en to nc es d eb en funcionar to do s lo s c omp re so re s.

P ro du cc i6 n to ta l a ctu al: 172 ton de refrigeracion

Con sumo tota l a ctua l: 1 81 to n d e re frig era cio n

S i se observan los datos anteriores, se puede com probar que existe un d efic it d e 9

toneladas, 1 0 que im plica que el sistema no trabaja eticientemente,

Esto trae como consecuencia que cuando se trabaja a capacidad maxima, elsistem a no es efloiente, y se tiene una tem peratura par arriba de 1 0 establecido.

Es neeesario establecer que cuando los equipos trabajan al m axim o, el porcentaje

de tone ladas d e retrig era clo n q ue consum en, respecto a Ia prcduccicn d e lo s c omp re so re s

e s e l sig uie nte :

Chiller: 69 %

Banco de hielo: 36 %

3.4. ANALlSIS DEL CICLO EXISTENTE Y UN CICLO rsoiuco

Es necesario comparar un ciclo de refrigeraclon te6rico con el existen te en la

p lan ta , p ara determ in ar la s d iferen cias y dedu cir las c au sa s d e 1a d efic ien cia .

3.4.1. CicIo teor ico :

Todos los procesos frigorificos estan regidos par princip les term odinam icos. La

refrigeracion se realiza segun el ciclo de Carnot invertido. E l diagram a tem peratura-

entropia de la figura 1.3, representa el con junto de procesos efectuados en un medio en

sentido inverso al convencional; en este se efectua trabajo (compresor) sobre el

refrigerante para elevar su tem peratura absoluta desde T2 a T, .

C uando se realiza trabajo sabre un refrigerante en las condiciones de un Cicio de

C arn ot in vertid o, se su ced en lo s fen 6m en os sig uien tes:

31



J

I ) Expans ii >11csocn tr op ica del rc fr ig eram c entre a y b con una caida de tem peratura de T 1

a T 2 a l ir d ism in uy en do la p re sio n d el ref rig era ntc .

2) Absorci6n del calor Q~ representado poria supcrticie b-e-f-e-b, por c I tluido de

trabajo , a una tem peratu ra T 7, , mediante u n a pa ra to transm isor de calor. en el eual otro

fluido, ya s ea a ire 0 l iq ui do , s e e nfri a.

3) A um ento de la presion del ref rigerante y e le va cio n d e su temp era tu ra 1 '1 por m edio de

c omp resio n iso en tro pic a en tre lo s p un to s-esta do c y d. H I trabajo de com presion , ~W !J, es

p ro po rc io nal a la su perficie c -d ~u -b -c . W rc presen ta tra ba ]o so bre c l rc frig cra nte y J cs 0 1

equ iv alc nte meca nic o d e calor.

4 ) D esde d hasta a, a una temperatura absolu ta TI ya presion c on sta nte , c l c alo r tluyc a

un mcd io , c l cual 1 0 cxt rac del ciclo E n csta pu rtc dc l c ic lo , Ja can tidaddc calor

rc ch az ad o es QI' De esta fo rma, In i nstal ac ion func iona rec ib iendo ca lo r a temperatura y

p re sio n b aja s y In descarga a una tem peratura y presion mils clevadas. L a sup erficie

a-d-f-c-a cs p rop orcion al n l calo r Q 1 ' y cs la suma de Q 2 Y W !J. En c J C ic io d e C arn ot,

Q 1 es 0 1 calor su min istrado p ara t a producclon de energ la, m ien tras que en e t cicioinvertido, 0 de l'efiigeraci6n Q1 es el c alo r c va cu ad o.

Q '_ '.C ) . , . , . W /J c" ca lo r devuc lt oI ."

-'I' aI

W/ J

-T~ b

Temp.

d

c

Q~absorbido

e f

Sc Sf

entropias

Gra ftc a 3 .2 .

Fuen te : En crgl n medi an te v apo r, a ir e 0g us; W . H . S everns.

32



La eficiencia del cicio invertido ideal de un motor term ico al p roducir

refrigeracion, se designa por coefic ien te de funcionamiento (cop), el cual es 1a relacion

en tre el efecto de refrigeracion Q2y e l t ra ba jo W /J necesario para produci r lo ; ambos

estan expresados en kcal por kg de ref ri geran te. EI cociente W /J es igual a Q 1 - Q 2 y

p uede exp resarse p ar un a de las tres relaciones siguientes:

El tra ba jo , q ue es n ecesario rea liza r, decrece a m edida que T. - T 2 se hace mas

pequeno.

3.4.2. Cicio comercial de refrigeracion

Una maq uina comerc ial d e refrigeracion no pu ede cumplir lo s r eq uisites d el cicio

te6rico . En el p roceso real, el refrigeran te liquido llega a la en trada de la valvula de

ex pan sio n en estad o satu ra do 0 sobre en friado. D e esta form a n o es factib le la exp an si6n

isoen tr6p ica; la m isi6n de la valvula de expansion eonsiste en estrangular el paso del

refrigeran te (variando la can tidad por m edio de un orificio de diam etro variable) parap roducir un est ado de en tal p ia con stan te, rep resent ado p or la lin ea com pren dida en tre a yb de la figura 3 .2 . EI proceso de estrangulacion con entrop ia con s tan te produce un

aum ento de en trap ia en el refrigeran te a m edida que dism inuye su presion y tem peratura

p ara sa tisf ac er la s c on dic io n es ex ig id as en el ev ap o ra do r.

En el funcionam ien to real, la temperatura del refrigeran te que hierve en el

evaporador debe ser in ferior a la del rnedio que se trata de enfriar. L a presi6n m anten ida

en el evap orad or vien e fijad a p or la tem p eratu ra d el refrig eran te n ecesaria p ara co nseg uir

el enfriam ien to deseado. En un ciclo real, el vapor de refrigeran te puede abandonar el

evaporador en los siguientes estados: saturado hum edo, saturado seco y recalen tado.

G en era lm en te, c on vien e cierto rec alen tam ien to . E n el c icio rea l, la c om p resi6 n p olitr6 picay el estado fin al del refrig eran te com prim ido dep ende en p arte de su estado inicia l. A I final

de la com presi6n , in teresa que exista recalentam ien to . EI m edio calentado, tal com o se

descarga, en tra en el condensador en donde el m edio que 1 0 enfria se m antiene a una

tem peratura in terior a la del refrigerante. En el condensador, el refrigeran te p ierde

e nta lp ia d e re ca le ntam ien to , en ta lp ia d e v ap oriz ac io n 0 calor latente de vap orizaci6n , y , si

el liquido es sobren friado, p arte de la entalp ia delliquido. E n cada etap a de este cielo real

(n o so la men te d el c om p reso r), el p ro ceso es irrev ersib le.

L a ven taja p rin cip al del d iagram a p resion - en tal p ia descan sa en el hecho de que las

variacio nes d e en erg ia q ue rep resen tan p rocesos d e en talp ia co n stan te 0 p re si on c ons ta n te

ap arecen en form a de lineas rectas. L os diag ram as con stituyen un a ayuda p ara divisar los

procesos de la refrigeracion, as! com o tambien para hacer calculos referen tes a los

m ism os. P ara obtener resultados m as exactos, hay que recurrir a los valores obtenidos de

l as ta bl as , i nte rpo la ndo p re sio nes y temperatura.

~f]f.~i 7 !'1 1 1 • • I A J I ) l f 1 J r o S ~ J n A ~

1 t1 ! '" '1..11 .1 , 'Q W o-;:----__. ~~ ~ ~' !" ~/if:tAmosDf~

_0 C '""n~ ....,~ '"-_::""".1 fa I ;

33 --------.)



D uran te c l curso de los p rocesos rcalcs, las cn ta lp ias en k cal 0 B tu par kg 0 Ib d e

refrig era nte en lo s v aries p un to s d e u n cic lo d e co rn presio n, sc rep rc sen ta n p or el sim bo lo

h con un subind ice. C uando el rc lrigeran tc cn tra en el com presor en form a de m ezc la d evapor y liquido (titu lo inferior a I), la com presion es hum eda, si bien CI 1 la descarga el

vapor puede ser hum edo, seco saturado 0 recalentado. Si al pnncrpio de la

compresion e I refrigerante e sta saturado 0 recalen tado , su cstado fin al S t . . ' J " 3 recalentado,

la com presion so den orn in a seca, L as en ta lp ias que in lcrv ien cn dep en den de los tltu los,presiones y t er nper at ur as ; p a ra determinarlas, es p reciso servirse d e tab las referen tes a lo s

ref ri geran tes saturados y reca len ta do s; a sim isrn o, p ued e ser n ecesario em p lear el d iag rama

de Mol li er ,

~~,0 C ~II

I: :~ U~ U q u i c c S a t u r a d o

"c a -,0- i-II

ii

' ".

j

I cI 1' 0I lu

I

I~

I~

IeI~I~I" ,I'""" ....I- --j;;..

Va p or s a( um u o

a 1 0m elIiG~-e e sobresofnado

a, a, C on dc nsa clo n d e v ap or

b

P u n k ) s b Y b , M I a

t 'e 9 io n d e Slituraci60 h U m e d a

P u n t a s C l ' d , y d 2e n l a r e g i O n d e

r ~ a ! e r r I . a . r n i e n t o

graflca J.3.

34

=~i: ., 1'- ...--;



L as ecuaciones de energia, par k ilogram o (0 lib ra ) d e refrig era nte, q ue seex po nen

a c ont inu ac ion , so n a p lic ab le s a l as cond ic iones a l-b l-c,-d 2-R1 > de la f ig u ra an te rior y ca n

ciertas m od iflcacio nes, a las a-b -c-d J -a. La entalpia hal> en a. , es igual a la entalpia hbl •

en b., El efecto d e refrigeracion, en el evaporador, vale:

y e l t raba jo de la compres ion i soen trop ic a ,

De 1 0 anterior, se puede determ inar que en un ciclo te6rico del proceso de

refrigeraci6n no se estim an perdidas por rozam iento; el refrigerante solam ente tiene dos

e sta dos: liquido sa tu ra do y vapor saturado , 1 0 que no sucedc en la realidad. Por eso, el

ciclo te6rico sirve com o punto de partida para el diseiio de sistem as de refrigeraci6n, y

luego es necesario tomar en cuenta todos los factores que pueden influir en 1 & eficiencia

del sistema. .

3 .5 . B V ALU AC16N D E A NOMA LiA S EX ISTEN TES

En e t sistem a d e refrig eraci6 n d e la p lan ta in du strial IIEmbotelladora de los A ltos".

existen algunos aspectos que pueden· ser de perjuicio para dicho sistema y que con el

tiem po pueden traer consecuencias, si no se tom an las m edidas pertinentes; entre estas

an om alias se p ued en m en cio nar las sig uien tes:

1) No existen man6metros en la entrada de cada uno de los evaporadores. Estos son

necesarios para determ inar si existe una presi6n adecuada, y con trolar que no exista una

caid a d e p resio n en cad a evap orad or.

2) N o existen term 6m etros independien tes en la entrada y salida del refrigeran te, en el

co nd en sad or evap orativo . E sto s sirven p ara p od er d eterm in ar la eficien cia d el evap orad or,

y adem as saber a traves de tablas, si el am oniaco ha sido condensado en su totalidad.

3) Al utilizar s6lo el 50 % de la capacidad del condensador evaporative, im plica no usar

dos ventiladores, una bom ba de agua y una parte del serpentin , S i estas partes no se usan,

pueden perjudicar el equipo, debido a que estes componentes no son controlados y se

d eterio ra n p or c orro si6 n e in cru sta cio nes.

4) La no utilizacion del carbo-cooler tiene sus desventajas, ya que su puesta en m archa es

un gran apoyo a la produccion. D esde el punto de vista tecnico, trae com o consecuenciasel d eterio ro d e su s comp on en tes p or co rro sio n e in cru stacio nes.

3 S

: '1 1 '" :· - · , , : ~ _ _ u .1

--"~---,.~~ 1



5 ) E l com presor N o. 1 se en cu en tra actualm en te varad o deb ido a desp erfecto s mecanicos;

su reparacion es necesaria deb ido a que com pensa la carga de consum o, adem as p uede ser

utilizado com o un com presor de reserva en easo sufran desperfeetos eualqu iera de los

o tr os e omp re so re s, e impo sib ilita r su o p era cio n .

6) L os term ostatos que con tro lan la tem peratura del ag ua del ban co de hielo, han sido

d an ad os p or ta in tem p erie y d eb en reem p la za rse.

7) En el banco de hielo, se debe de aislar el cilindro recep to r d e amonlaco gaseoso, el

que se encuentra justo antes de la tuberla de succion, ya que este se encuentra a la

in tem p erie, y en dias calurosos es perjudicia i para el sistem a ; y a que el calo r ab so rb id o a la

intemperie hace disminuir l a c apacidad de l s is tema .

L as an om alies p resen tad as so n las mas importantes y so n n ecesarias co rreg irlas p ara q ue

pueda t ra b ai ar , en fo rm a eficiente, el s is tema de ref ri gerac ion .

36

' 1 '



Capitulo NO.4

AMPLIACI6N 0 AJUSTE

4.1 . DETERM INACION DEL CONSUMO DE CARGA DEL EQU lPO ·FUTURO

L a "Embotelladora de los A ltos" es una em presa relativam ente joven, debido a quetien e p oco s arto s o pera nd o, 10 q ue im p liea u n crec im ien to 0 ex pan sio n en su p ro du ccio n.

A ctualm ente cuenta con dos lineas de em botellado de aguas gaseosas, pero se ha dejado

p re vi sto lu gar y tub eria p ara un a lin ea de em bo tellado m as.

P ara este caso, es necesario determ in ar el consum o de carg a de refrig eracion p ara

un equip o fu tu ro , el cual se d eterm in a de la sig uien te m an era:

Debido a que la lin ea de em botellado N o. 2 es la m as m od ern a y su produccion

te6riea es bastan te elevada, en tonces se estim a com o consum o para un equipo futuro, el

equivalente en toneladas de refrigeracion igual al de la linea N o.2 , y se retiere a los

calculos hechos en el cap itu lo N o.3 , secci6n 3.2 .3., A dernas debe ser afectado por un 15% q ue su giere el fab rican te d eb id o a p erd id as en lo s in tercamb iad ores y tuberias.

Consume d el eq uip o fu tu ro = 1 19 '1'011. de refrigeracion.

4.2, CALCULOS PARA DETERM INAR AM PLIACION 0 AJUSTE

Es te inc iso n o so lam en te se refiere a equip o futu ro , sin o ta rn bie n es n ec esa rio p ara

poder determ inar las cargas del equipo actual. Se evalua, cuan do son utilizados todos los

com ponen tes del sistem a y cuan do se utiliza equip o futuro, para determ in ar en form a m as

precisa la can tid ad de comp reso res y su tipo . Se estim an tres f ormas posib le s de

utilizacion del s is tema , ya sea en la actualidad 0 en 0 1 futuro:

4.2 .1. Si el sistem a es usado en la form a com o esta actualm ente:

La form a en que trabaja el sistem a de refrigeracion u ti li za ndo do s e va po ra do re s,

banco de hielo y chiller, los cuales consum en un a carga de refrigeracion actual de 18 1

Ton. de refrigeraclon, pero, en el banco de hielo existe e l in co nv en ien te q ue la tempera tu ra

del agua de salida debe de ser de 2 °C y no 5 lie como esta actualm en le. Par 1 0 tanto,

d eb en d e h ac erse la s c orre cc io nes:

R ecurriendo de nuevo a la ecuacion del consum o de carg a

37

: .



d e d on de

Q = (41,184 kg! h) x (1 kcal! (kg °C» x (10-2) "C

Q = 329,472 kcaI! h =109 to n d e re fr ig era ci6 n

Esta carga debe de afectarse por un 15 % de perdidas en la transferencia de calor asu g er en ci a d el f ab ric an te

Q = '109 x 1 . 1 5 = 125 ton de refrigeracion

A esta carga se le debe adicionar la carga que consum e el chiller:

Q consum o "':Q chiller + Q del banco de hielo

Q consumo = = 125 + 119 ""244 to n de refrigeracion.

En este caso , se puede ver que, si se rebaja la temperatura en el banco de hielc, lacuga se in crem en ta, p or 1 0 que es necesario aum entar la producci6n por parte de los

compresores. La carga que producen estes actualmente es de 172 toneladas de

refrigeracicn. Si el sistem a se utiliza en estas c irc un sta nc ia s, n o es adecuada la

producci6n. Pero si se cuen ta con el compresor No.1, la carge producida se puede

incrementar a 268 toneladas de refrigeracion, la cual si puede n ivela r el consumo.

Otra modificaci6n al sistema se tiene que hacer en la condensacion del amoniaco

donde se debe de reparar 0 cambiar el condensador evaporativo N o.1, ya que la

capacidad de d isip ac i6 n d el c onden sado r No.2 no es la suficiente, pero teniendo las 8 5.2

Ton. de refrigeraci6n del condensador evaporativo N o.1, el sistem a p uede trab ajar

eficientemente.

4.2.2. Si el sistema e s usado, in c lu yendo e l Ca rb o- co ole r:

Si se piensa en l a reparac ion y uso poste rio r d el c arb o- co ole r, entonces al consumo de l

incise anterior se Ie debe adic io na r e l co n sum o de este, ten iendo en cuenta ellS % de

incremento.

Q consumido = = 244 + (28 x 1 .15)

Q consumido = 276.2 ton . de refrigeracion

C om o se puede observar, el consum o es m ayor que la capacidad de produccion de los tres

c om p reso res, p or 1 0 que cuan do se utilicen lo s tres evap oradores al m ism o tiem po, sera

38

. . , . -11~



n ec esa rio ten er u n c ua rto c om p reso r q ue p ued a b ala nc ea r el co nsumo . E ste sera. est imado

mas adelante.

En el easo de la conden sacion del refrigeran te, si se repara el condensador

e va po ra tiv e No .1 , e s su fic ie nte.

4.2 .3 . S i el sistem a es usado can el e qu ip o c omp le to mas e l e qu ip o futuro:

Es necesario inc1uir una carga de equipo futuro, debido a que se puede deja r

p revista u na p ro du ccio n d e toneladas de ref rigerac ion mayor a la estim ad a co n el equipo

actual y seria de bencficio cco ncm ico ala em prcsa:

Q consumido = 276.2 + 119

Q consumido = 3 95 .2 to n d e ref rig era cio n,

Esta es la carg a m axim a que puede consum ir el sistem a incluyendo todos lo s

posi bl es evapor ado re s que intervengan en lo s diferen tes procesos que se realizan en Iaplanta .

Es necesario detenninar la produccion de toneladas de refrigeracion en lo s

compresores y en el conden sador evapora tivo para que e l s is tema t raba je e fi ci en temen te .

F a lt a d e to n el ad a s = 395 .2 - 268

Falta de toneladas = 127.2 t on . de r ef rig er ac ion .

Por )0 tan to , la can tidad prom edio que se va producir es de 128 to nelad as de

refrigeracion p ar p arte de Jos compresores, y de 9 7 to n d e refrigeracio n en el co ndensad orevaporative.

4.3 DETERM INACI6N DEL r[PO DE COMPRESOR QUE SE VA A ADQUlRIR

No necesariamente se d eb e pensar en com prar un comp resor; c omo se exp lic6 en

eJ inciso anterior, d ep en de d e la fo rm a en que se u tiliz a el sistema, que es como se puede

sugerir el tipo de compresor, en el case de que el s is tem a s6 1 0 necesite un a nivelacion

de consumo de cargas, como en el in ciso 4.2 ."J. en que se nec esita q ue la temperatura

en la salida del banco de hielo se a inferior a Ia actual. P ara este caso, solamente es

necesario reparar el compreso r No. I, p ara n ivelar las cargas, y e J condensador

evaporat ive necesi ta ac tivarse a t 100 % .

En el caso del inciso No. 4.2 .2 ., la carg a d e con sumo se incrementa a 276.2 ton .

d e refrig eracio n, p ar q ue se toma en cuen ta 10 que co nsum e el carbo -co oler, po r 10 tanto

39



en este caso existe una deficiencia de 104.2 Ton . de refrigeracion, si se taman en c uen ta

s6 10 lo s comp resores q ue actu alm en te trab ajan . E sta d efic ien cia p ued e ser so lu cio nada si

se repara el com presor N o.1 y se realiza un ajuste en la succion de los com presores. E ste

a ju ste se realiz a in crem en ta nd o a pro xim ad am en te 2 psi en el lado de succion de los

compresores, 10 cual p roporciona una producc ion de 279 ton de refrigeracion, que

compensan e l consumo.

Si se usa el s is tema incluyendo el equ ip o fu tu ro, en to nces el consume es de 395.2

Ton . de refrigeracion, par 10 q ue se n ecesitan 223.2 ton de refrigeracion p ara n iv ela r el

sistema.

Esta nivelacion se puede producir p rim eram ente incluyendo las 96 ton del

compresor No. 1 si es rep arad o, 10 cual da una produccion de 268 ton, y disminuyen la

d lfercn cia a 1 27.2 to n d e refrig era cio n. E sta diterencia n o p uede ser pro ducid a de ninguna

manera con los com presores que se cuen tan , por 1 0 que es necesario incluir o tro

compresor 0 compresores al sistem a. Este debe ser com patib le con los ya instalados y

debe trabajar a las rnismas p resio nes d e succion y descarga; tambien debe ten er la

cap acid ad d e producir como m in im o 127.2 ton , que es el valor de la diferencia. U na dela s opc iones m as inmediatas es la de adquirir un com presor de la m isrna m area que los

anteriores.

Consultando tablas proporcionadas por el fabrican te de com presores V ilter y

tomando como guia , las 127 ton de refrigeracion fa ltan tes perm iten establecer que el

compresor mas adecuado que se va a adquirir es un recip roean te de 12 cilindros

dispuestos en 6 cabezas, el cual tiene una capacidad de 144 ten, de refrigeracicn a Ia

p resi6 n d e descarga y succion, a la eu al tra ba ja n lo s c omp re so re s y a in sta la do s.

4.4 . A NA LIS IS D E LA UBICACI6N D EL B AN CO D E C OM PR ESO RES .

L os com presores de am oniaco se encuen tran en un area conocida com o galera de

a po yo ;.e n esta tambien se en cu en tran las c ald era s p ara g en era cio n d e vapor (2 ); las plantas

eleetrlca~ de c ombus tio n in te rn a (2); el recibidor; u n e omp reso r de aire de torn illo , y un

sec ad or d e a ire c omp rim ld o.

Su ubicacion se encuen tra en un lugar adecuado, ya que cn esta area existe

seg urid ad co ntra ac cid en tc s, in ceu dio s, c on a dec ua da v en tila cio n , y se p ued en co ntro lar

todos los equipos m encionados par una persona, 1 0 cual es necesario para tener un

sum in istro adecuado en eada uno de los sistem as que in tervienen en el p roceso de

producci6n.

E n el caso que se adquiera un n uevo com presor, el lug ar in dicado p ara la ubicacion

de este, es a un lade del com presor N o.3 , ya que la instalaci6n y acop le de la tuberia de

succion y descarga son m as accesib les en ese lug ar, y se tien e que trasladar el com presor

40

~--

J- - - - - - - - - - ,

_ J I



de aire, de tornillo en un lugar adyacente a la galeradc apoyo, en dondc se encuentra el

banco de comprcsores de aire, para el cuaJ so tiene que disefiar su ubicacion.

Ubicaci6n de los componentes de la galera de apoyo

Recibidor

Compresorde aire

I Secador I

F i gu r a 4 .1 .

2

compresores

C a l d er . a N o . 2

~ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~

Caldera No. 1

Planta elictrica No. 2

Planta electrica

No. 1

41



Capitu lo N o. 5

EVALUACION DE LA TUBERiA DEL SISTEMA

L a tuberia del sistem a de refrig eraci6n de la p lan ta esta d im en sio nad a d e acu erd o

ca n las neces idades de p re sio n . t empera tu ra y velocidad a qu e trab aja el amoniaco, p ero es

necesario evaluar la eficien cia de esta resp ecto al trabajo que realiza y al que en algunmomen ta p ued e rea liz ar.

5 . ' I . DETERMINACION DE TUBERiA ACTUAL Y SUS ACCE SQR IO S

Como se m encion6 en el capitulo No.2 . Ia tuberia debe ser de cedula 80 si el

diam etro de esta es m enor de 2 pulg y cedula 40 si es de 2 pulg 0mas.

Es necesario saber c6m o afecta la caida de presion en cada una de las lineas de

c on du cc io n d e amon ia co , y q ue c on stitu yen et sistema ,

D e la calda de presion , resulta un increm ento en el consum o de potencia electricadel compre so r y una baja en la capacidad de refrigeracion. La linea m as critica respecto a

esto es la de succion, debido a que las perdidas en esta tienen un gran efecto en el sistem a.

Un estudio economico in vo lu cra c on sumo de p oten cia del comp resor, capacidad del

sistema, tamano y comp on en tes d el sistem a; esto p ued e m ejo rar la det erm i na ci on op tima .

En la linea de succion, la caida de presion increm enta el volum en de] gas que va a

ser comprim ido, el radio de presion de descarga con la presion de succlon y reduce la

eficiencia volumetrica del compresor, Esto trae com o consecuencia la perdida de

capacidad producida por et compresor y mayor consumo de p o te nc ia e le ctr ic a par

to nelad a d e refrigeracion,

L a calda de presion en la linea de liquido no afecta la cap acid ad del sistem a.

Solam en te p uede p rovocar la vapcri za cion ins tantanea del amoniaco an tes d e lleg ar a los

evaporadores. Esto se produce por una caida de presion desproporcionada 0 por

d lfcren cia d e alturas cuando hay que elevar el am oniaco, Esto afecta la cap acid ad de los

d isp ositivo s d e expansion.

Las velocidades rap idas en la linea de U quido deben ser usadas con precaucion,

deb ido a lo s cierres brusco s qu e p ued en efectuar las valvulae so len oid es qu e se en cuen tran

a la en trad a d e lo s evap orad ores, y crean g olp e de ariete, qu e es p erju dicial p ara la tuberia

y uniones.

Para verificar que la tuberia actualm ente utilizada es la adecuada, es necesario

con ocer la velocidad del flu jo q ue se desp laza p or esta, y para eso se recurre a la grafica

42

r--



N o. 5 .1 . sab iendo que el consum o es de 18 1 ton de refrigeracion , 17 of en la su ccion y 90

of que es la tem peratura de condensacion . E stos calculos corresponden a las lineas de

descarga y l iquido d e amon ia co .

L a veloeidad de flu jo obten ida a traves de la g rafica es 0.423 lb I (m in to n), y se

mu ltip lie a p ar la e an tid ad d e to n ela da s en el sistema.

velocidad de flujo = 0.423 lb I (min ton) x 1 8 1 to n

= 76.561b I min

La c ap ac id ad que tien en las tu beria s de l a s l ineas de desea rga y l iquido, se veri fi can

a traves de la tabla No. 5 .1 . Para esto, es necesario saber que la eaida de presi6n es de 2

psi por cadal 00 pies de longitud de tuberla; el diametro de esta es de 3 pulg en la

descarga; el diametro de la Unea d e liq uid o es de 2 1/2 pulg de l condensador al reeibidor y

1 112 pulg del recibidor a los evaporadores. Segun la tabla, la linea de descarga tiene una

capacidad de 246 ton de refrigeracion y la linea de liquido tiene capacidad de 28 0 ton

para la linea que va del eon den sador al reeibidor y 351 ton en la linea que va del recibidora los evaporadores. Las capacidades obten idas estan por encim a de la capacidad actual,

par ]0 tanto, estas son adecuadas para el sistem a.

, La eaida de presion para la linea de desca rga se c alcula p ar m edia de la g rafica N o.

5.2. A 76 .S61b I min, 90 I} Fcom o tem peratura de condensacion y 3 pulg de diam etro. P ar

l a g ra ti ca t se estim a que la clida de presion es 1.] psi par 100 pies de longitud. Sabiendo

que la distancia de los com presores al condensador es de 32.8 p ies, entonces la clida de

p resion es 0.36 p si.

Para determiner la elida de presion de la tuberia del reeibidor hacia lo s

evaporadores, se realiza par m edio de l a gratica No. 5.3 asum iendo que 1 a v elo eida d d eflu jo e s 7 6.5 61 b I m in , tem p eratu ra d e co nd en sac i6 n 90 O F , Y el diametro de tuberias es 1

1/2 pulgadas, ademas de saber que las longitudes de la tuberla son: 26.24 pies hacia el

banco de hielo, 132 p ies hacia el carbo-cooler y 1 96 p ies h ac ia el ch iller.

C an los datos anterlores, se obtienen los valores de caida de presi6n de 0.55 psi I

100 pies para la linea de Jfquido hacia los evaporadores; se m ultip liea este valor par cada

longitud, y s e eneuentr a 1 8 caida de presion para cada tuberia: 0.14 psi para la tuberia

hacia cl banco de hielo, 0.72 psi en la tuberia bacia el carbo-cooler y 1.07 psi para la

tuberia h ac ia e l chil ler .

.P ara d eten nin ar q ue 1 8 tuberia de Ia linea de su cc io n es 1 8 adeeuada, se recurre a la

tabla 5.2 donde se obtiene por in terpolacion 295.8 5 ton de refrigeracion para un diam etro

de 4 pulg , par 1 0 q ue la tu beria a ctu al e s la n ec esa ria .

43



Gra fic a No . S. I, *

~

l'

~

~-..J.~

I U I U I o W

I - t

I--

<I I

.F-~

~

. .

. . . .';

' .11. . .

41" ... 4 1 · " , ~"~"I!Tt~~QEn.".raI ! . .

f U J J O V ! 'l O O O A D 1 '0 1 1 T O N ! l. I .D A D E P :E F P JO E A A N l f

V E LO Q D A D D [ f \ U J O P J fH O N E IJ .D A O £ R E FP J G E P .u m

T abla N o. 5 .1 . *

'C I\P AC Il> AI> E N L IN EA D E [)H SC AR <lA Y L IN EA D E I.fQ UJlX )

r- -I .[NII"I)H[lI i~W\I(I ,Jf I 1 . 1N l !f l1 l H l . hWHX I

DI..."t~g l l~ R, I.' IU \I . I II 'f I.! /o J

F I I ~ I Ala~d.. a . . . . . . .

OIld. ~ P!ul .! t lYI':W ~ . o .

- t l \ l o

IPl II! I I I 1 1 0 I~' - r"'"'" . . . . . . = . . . . . -

n - - - - II 1 1 , 1

V/ UI III III !II 'll III

~I III III I II !II m I". . .I 11 1 1~ II I 11 1 In I" .. . . . . . . . . . . _ .. " , , _ . . . _ --.~-, . , . . . . . _. ~ _ _ . . . . . .

1 1 1 1 10 III 3 4 1 m III m

1 1 1 1 II I ll.1 11 . 1 III "I III

! 4 l . 0 , 1 . 1 I t . 1 1 0 ) II) II I

1 1 1 2 II I III III 11 1 . III 1 1 1 1

) II! III II! l '1~ '1 1 11 ' ' ;

jI" 2 1 1 "1 III 'II ' 1 1 :

I ft O III I~ . II~ - -I tlj lell U~~ m e - -I III; tilt l Q I ¢ liU - ~

tFuenle; V()!c({n V H t c r p am c om preso r VMC 4 40

4 4

,I 'j ,'I,II'i;



Gra fic a 5 .2 . *

~.~r..-.

' f - : : ' 1 _

- .. ~.:, I-: =

\'.,IIU .jt,,~ ~hl JIII_n 1 . 1 . I mill.

VHLOCII>AI) Y CAII)A D]O;1nESI()N EN TlJUF.RIII 1)(1 . I'Itlmo

Gra fic a 5 ,3 , *

r - - - - - - - - - · - - - - - - - - ~ . . .~ - - - - - ~ - - - - ~ R_.__ ~ _____

E SQ UEMA D E T UB ER iA

- Fu en te : v ole tin V i lt er p ar a c omp re so r VMC 440

4S

i H I I. , : . I ~ ! r ~ ]I "..'



La caida de p resion en la tuberia de la linea de succion se detennina par m edia de

la graf ica No. 5 .4 , yal ig ua l que la c aid a de presion en la linea de l iquido , se calcula p ara

cada longitud de tuberla de los evaporadores haeia la trampa de vapor. La longitud de

tu beria e s: 26.4 pies del banco de h ielo , 1 32 p ie s d el c ar bo -c oo le r y 1 96 p ie s d el c hille r.

Con los datos de 76.56 Ib / m in , 4 pulg de diam etro de la tuberia y 17 O F en el

evap orado r. D e la tabla, se obtiene 0.85 p si /lO Op ies la caida d e p re sio n ; si s e mu l ti p li eaesta caida par la longitud d e eada tuberia, se ob tien e: 0.22 psi para la l inea de succion del

banco de h ielo , 1 .1 2 p si p ara el carbo- co oler y 1.66 p si p ara e l c hille r.

5 .2 DETERM INACION DE TUBERiA DEL EQUIPO FUTURO .

La tuberia que va a utilizarse en el sistem a se debe determ inar por la capacidad de

toneladas del m ism o, Ia velocidad de flujo, tem peratura del lado de succion y temperatura

de condensacion; par las graficas y tablas utilizadas en el incise an terior, se puede

determ in ar si la tuberia debe ser m odificada. Sabien do que la tem peratura de succi6n debe

ser de 17 O F , la tempe ra tu ra d e c on den sa ci6 n 90 O F , la v elo cid ad d el flu jo 76 .5 61 b I min y

la c ap ac id ad d el sistem a 3 95 .2 to n d e refrig era ci6 n.

P ara la lin ea de d esca rg a, se asum e una caida de 2 p si p or 100 p ie s d e lo ng itu d y se

utiliza la tabla N o. 5.1, de donde se obtiene que la tuberia m as indicada es de un diametro

de 4 pulg.

P ara la lin ea de liquido del con densador al recibidor, se utiliza la tabla 5.1 , la cual

suglere un a tu b eria de d iamet ro de 3 p ulg,

En la lin ea d e J iq uid o d el re cib id or al sistem a, se o btien e de la tabla 5.1, q ue in dic a

que el diam etro debe de ser de 2 p ulg ,

En la linea de succi6n el diam etro recom endado para el equipo futuro, se basa en la

tabla No. 5.2, la cual indica que el d iametro apropiado es de 5 pulg . .

Los accesorios so n determ inados segun cl tipo de evaporador que se va a instalar .

por 10 q ue eseos s e est iman poster io rmen te .

5.3 DETERM INACION DE ACCESORlOS A M ODIFICAR

Si el sistem a s610 produce las toneladas de refrigeraci6n actuates, en tonces los

accesorios con qu e cuenta.no tienen n inguna variacion en cuanto a tam afio 0 capacidad,

p ero sl.e s n ec esa rio re aliz ar in sp ec cio ne s p ara v erific ar su f un cio na lid ad .

S i at sistem a se Ie increm enta la produccion de toneladas de refrigeracion , se debe

con sid erar el cam bio de tuberias y de accesorios; si es im plem entado un equipo futuro de

46'. ~ , .~

.:.

.~ .

' n



Grafica 5.4. *

('A ID A D E P RBS I()N TUBER iA D E ACER O

T ab la N o , 5 ,2 ,*

1l:'1P'!=., ..... ., M¢~hl\iF.l;1

~l"n;F I , ~ I .! Q ·2 ~ II ~~

(,'&'1". C!=! I r. t

I'S I~ I I lIZ I I lIZ I I II! I I ) 1 ,1 I I )

In D j j 01 2 UI 05 01 1 lal Q!. ! !Ii 1 . l 1 01 2 1 1 1 \1 ! I~ilr, H i ! III

1" ell 1 . 1 : III 1 . 1 1 W : 2 ~ LiS 2:1 III III :I ti 5" •• J "2 ' ~ ! ' !w i~ I t o '~ •

I HI III !l1 III 1 0 1 'H I H4 II 11 1 l5 W, ICI 1 1 , 'H I I I ', e f ' l l4!

11/ . i! H~ !II !] l! \ \1 1~~ '" ! . c s t ~~ !:~t p ~] ~ ~.l'~! !SH ~~~.!u" j . . .

" r j "1 1 2 I] 101 IH 11 5 111 III lei III II " ! III III 1'2 111

I H. I 1M

"1 1 . ' III 11 5 2~! I!! m IH 11 ~nr·~11 ! (H ~p !:

I IiII IU 21 1 . " !iJ al 1/ lJl 4U III III *tl I:!,) !H 15 : : H L 1 2 :

3 ' 0 . 1 m ' " III "; 1 \ 1 111 1 !'I 11' 1 ' . 1 I ~ \ 5 1 \\ 'P! !Z 3 H Z l::! n:

• 11 1 1:1 H I 11 ~j2 11 ; ~;:~ m IH IEl !II 2" 3" : ; : 1 In 1 " 1 C U Ij "S 11 0 2 1' )0] 11 1 1 1 8 H I 1 18 31 ; "J m 1!4 ! ! ! I " l j ' l ' 8 1 1 ! 1 : 1 t,!

• I.'~,: I!t

11 1 n~ ~:~"" ~~~l) < ~ ~ El l !:~::~~" ,,, "\,,,,1- , .., "'i'" "'iI ~~ If r I~~iD 1);

IIi l l n5l~)~I.il 9~ C ml m d 2 1 1 ° 1 1 1 )1 1 1 6 1 1 1 w d 1 m l

!! Il G 'Z!~ H~~!~I~ 14~S ~U~ 1~ 1m li4i IIi 2~!~" ,, I • ." , ·. .1 I'" •. . 1 " " IG _ 1,,;1,110 ; : , J r : ; I : : ' : j ' : ; ; ! · · : t d;v m, !m 1~J5 1110 ll!OlltOlO IUS J!l~~ " I h w _ . . . ~ 1 1 0 • • 1 •

CAPAC IDAD EN LA LINEA DE SUC CION

47



c on s um o , se d eb e ex ten der la tu be ria y se d eb en a dq uirir lo s a cc eso rio s n ec esa rio s. P o r 1 0

tan to , si el sistem a se trabaja en la fo rm a actual, no es necesa rio el cam bio de tuberia y

a cc eso rio s e n relacion al tamano, pero si se inc rem en ta el numero d e c omp re so re s 0

ev ap ora do res, en to nc es es n ec esa rio in crem en ta r la tu beria a l ta m afio d esc rito en el in ciso

5.2., y lo s acceso r ios d e b en a ju sta rse a la m e did a y c ap ac id ad d e la tu be ria .

E n la siguiente tab la (tab la 5.3), se dan las capacidades, caida de p resi6n ,diametros actuales y lo s diametros que p ueden usarse en un equ ip o fu turo , tom an do en

cuen ta el in crem en to d e la carga,

Tab la N o. 5 .3

- , • . _ . _ u _ _ • _ _ ~ .. _ _ ._Actual Futuro

--r--

Capacidad Caida de Diamctro Diametro

maxima 01 1 p re sio n e n pulg pulg

ton dc ref ps i

Descarga

C om po a C on do E vap . 246 0.36 3 -j_.-~-"--L in ea de U quid o

C on de ns ad or a re cib id or 28 0 2112 3

recib ido r a ban co de hielo 351 0.14 1 1 1 2 2

r ec ib ido r a c arbo -c oo le r 351 o.n 1 112 2

r ec lb id or a c hil le r 351 l.07 1 1 1 2 2

Succion

banco de hielo a C ompo 295.85 0.22 4 5

c arb o- co oler a C om po 295.85 L12 4 5

chiller a C om p. 295.85 1.66 4 5

48

r



Cap itu lo No .6 .

MANTENlMIENTO DEL SISTEMA .DE RE.FR lGERACION

E l sistem a d e refrig era ci6 n existente en 1 a p lan ta es de gran im portancia para la

producci6n y necesita una buena atencion por parte de la seccion de m anten im ien to para

evitar que los diferen tes equipos que 1 0 com ponen puedan sufrir danos imprevistos yc au sa r p aro s innecesarios,

En la planta , el ma nten im ien to g en eral d e la maquinaria y equipo se, a p liea en tres

sec cio nes q ue so n: m an ten im ien to p rev en tiv o, mantenimiento corrective y mantenimiento

de emergencia .

Para el sistem a d e refrig eracio n, tarn bien so n aplicables estos tres t ipos de

mante nim ie nto q ue so n n ec es ario s.

5.1. MANTENIMIENTO PREVENTlVO

Este es un programa dirigido a p reservar la condicion normal y e l b ue n d es arro llo

d e eq uip o e in sta la cio n es . EI term i no p rev en tiv o in clu ye in sp ec cio n es f rec uen te s y ajustes

en u n p ro gram a fijo d e reem p lazo de p artes, lim p ieza, san eam ien to y lubricacion.

E l manten im ien to preven tivo en el sistema de refrigeraci6n no es llevado

actuaJmente en form a correcta , debido a que no se tiene un con trol adecuado de la forma

en q ue se cam bian , reem plazan , ag reg an 0 se le d a servicio al eq uip o y a cc eso rio s d e es te .

H I man ten im ien to p rev en tiv o q ue a etu alm en te se Ie o frec e al sistem a c on siste en : la

rep osici6 n p eri6 dica de aeeite a los com presores p ara ajustar n iv eles en e l c arte r; este

a ju ste so lam en te se llev a p or observacion; la purga de aceite en los evaporadores , consiste

en extraer el aceite arrastrado hasta los evap oradores y luego reposado en el fondo de

estos, y se efectua peri6dicamente pero sin un con tro l establecido; la lim pieza de

sedimentos y lodos acum ulados en el fondo del condensador evap orativo se efectuan

aproximadamente cada mes, y se lIeva con tro l de esto por un encargado de este

procedimiento.

U n program a de m anten im ien to preven tive para el sistem a de refrig eracion d e la

plan ta debe de ser m as consisten te para evitar dartos en el futuro . E ste m anten im iento

debe de estar de acuerdo con las con diciones y recursos con que se cuen tan y se debe de

presupuestar adecuadam ente las inspecciones, lim pieza y cam bios que deben dereg istrarse en papeletas, reportar anom allas si existen , y programar de forma

c ale nda ri za d a c ad a a ct iv id ad , y se p ued e p resen tar d e la sig uien te m an era:

49



6 .1 .1 I n spe cc iones y servicio:

Diarias:

(t ab la 6 .1 .)

In sp ec cio na r el nivel de aceite en los compresores, comprobando

que este se en cuentre por arriba de la m itad del visor.

R evisar que el am on iaco en el recibidor se encuen tre un tercio_ del

~~yel~~_~?~_dic~~!.~~~.~~?'p~~~~~_~.~..__. . . _

R evisar las presiones de succion y descarg a de los com presores;

estas deben de verificarse p or 1 0 menos dos veces eada turno. Las

p re sio ne s d eb en se r:

succion: 30 psi

descarg a : 160 psi

aproxim adam ente. A dernas se deben de verificar las presiones en

lo s ev ap ora do res y en el c on den sa do r ev ap ora tiv o.

Semanales:

(t ab la 6 .2 .)

V e rific ar e l e st a d o y ten sio n d e la s fa ja s d e lo s c omp reso res.

V erificar que la p resion d el aceite en los com presores es la ad ecuada.

R evisar lo s tableros electricos de los com presores, evap oradores y

condensador evapo ra ti vo .

In sp eccion de fug as en las tuberias d e descarg a y succion.

V erificar si ex iste una buena funcionalidad en las bom bas del banco

d e h ie lo , c on de nsa do r e va po ra tiv o y c hiller. A dem as, rev isa r esto pa s

o reten edores de las m ism as.

Lubricacion con grasa a cojinetes y elem entos rodantes de los

c omp reso res, v en tila do res d el co nd en sa do r ev ap ora tiv o y terre de

enfriamiento.

50



Mensuales:( tabla 6 .3 .)

Revis ion de va lvu las mecan icas y electr icas del s is tema.

V erifiea r la alin eac io n d e to do s lo s mec an ismos d e tra nsm isi6 n d el

sistema y r ev is ar que todo s los sopo rte s, a br az ader as , a nc la je s, y que

los e lemen to s de suj ec ion e st en deb id amen te ap re tado s.

R evisar la to rre de en friam ien to y c onden sa do r e va po ra tiv o p ara

detectar incrustaciones 0 f orma ci6 n d e a lg as. S e deben lim piar los

aspersores y deflectores,

R evision de lo s en fria do res de aceite de cada uno de lo s

c omp res ore s, p ara v er si p re sen t a n se iia le s de cor ro sion , d epo si to s

de sed imento U otro deterioro .

Anuales:(tabla 6.4)

Se debe de exam inar todo el sistem a por 1 0 m enos cada ano, para

d etecta r fu ga s, d eterio ro p ar c orro sio n en lo s d iferen tes eq uip os y

accesorios

S e d eb en ex am in ar la s tu beria s in tema s d el c on de nsa do r e va po ra tiv oy b an co d e h ielo , p ara d ete cta r d af io s p or c orro si6 n 0 incrustaciones.

P in ta r el e qu ip o y tu beria s d el sistema por 1 0 m enos una vez at ana,

p ara ev ita r c orro sio n p or humeda d 0 por e xposic io n a la in temperie.

R ev isar to do s lo s moto res y ven tila do re s d el sistema p ara d etec ta rd esg as te e xc esiv o d e lo s elemen to s ro d a nte s y ju eg o lo ng itu din al d eejes

Revisar intemamente lo s con troles electricos, de presi6n y

temperatura y d ete rm in ar el e sta do en q ue se e nc uen tra n.

6 .2 , MANTE .N1M lENTO CORRECTIVO .

E ste se refiere a rep ara cio nes men ores a a ju stes c omunmen te c on oc id os, m ien tra s

el equip oFest! p arado a fuera de horario de p raducci6n . L a rep araci6n es hecha can base

en una neces id ad y n o c on b ase en u n p ro grama d isen ad o c an an teria rid ad ..,

51

. r



Este m antenm uen to es requerido por cualquicr secci6n de produccion y se

program a en los tum os en donde no exista p roduccion 0 funcionam ien to de equipo en

dicha area de trabaja . La fo rma en que se solic ita es por m edia de papeletas de

r equer im i en to de man te n im i en to .

6 .3 . M A NTEN IM IEN TO D E E MER GEN CIA

E ste m an ten irn ien to es hecho d uran te ho ras d e p ro du ccio n, n orm alm en te sig uien do

a u n eq uip o d escom pu esto y que resu lta en un paro de trabajo . Es una correccion de una

condicion 0 situ ac io n q u e n ec esita a cc io n inmed ia ta .

E ste m an ten im ien to , co mo se in dica, es llevad o so bre la p ro du ccio n; actu alm en te,

n o es eficien te debido a que en alg un os casos existen errores op eracion ales que p rovocan

p aro s en la p rcd uc cio n y se asum en com o fallas de equip o; en otros casos el p erson al debe

d e a sistir o tra s emerg en cia s, 1 0 que se hace m as len ta la reparacion , asi com o paros m uy

la rg os p or la falta d e c ap ac ita ci6 n d el p erso na l d e m a nten im ien to .

6 .4. A NA LISIS D EL M ANTEN lM lEN TO ACTUAL Y EL PRO PUESTO .

EI m anten im ien to actual puede ser m ejorado; el que m as problem as presen ta es el

m an ten im ien to p reven tive, d eb id o a q ue este n o esta b ien estru ctu rad o y n o se p rog ram a

correctam en te, adem as de n o con tar con un buen surtido de rep uestos que se n ecesita p ara

reem plazar accesorios seg un las recom en dacion es del fabrican te, sabre tiem po de uso del

equipo,

Es bien sabido que un m anten im ien to preven tivo desarrollado al 100% es

an tiecon om ico , p ero si se realiza un a ap 1icaci6n balan ceada d e este, los resultados son la

d ism in uc io n d e c ostas p ar m an ten im ien to co rrec tiv e y mante nim i en to d e eme rg en cia .

E n c ua nto a t man ten im ien to co rrec tiv e, so la men te es n ec esa rio h ac er co ncien cia d e

su p erson al, que los trabajos p rog ram ados deben ser realizados de un a m an era adecuada

p ara ev ita r q ue la rep arac io n d eb a rep etirse.

E l m an ten im ien to de em ergencia debe ser ag ilizado; esto se logra can una buena

capacitacion del personal de m anten im ien to en cuan to al funcionam ien to del sistem a y

tam bien co ntan do co n u n am p lio su rtid o d e rep uesto s.

52

I~



CONCLlJSIONES

L os d os com preso res u tilizad os actu alm en te, seg un el estu dio realizad o, n o tien en

la capacidad necesaria para producir el tonelaje que se consume, si todos los

evaporado res se haeen funci ona r a l mi smo tiempo.

2 En el eonden sador evaporativo N o.2 , no funeiona la m itad del equipo ; esto trae

como conseouencra quo el d eterio ro en este sea mas rap id o d eb id o a que no se le

da u n ma n te nim i en to adecuado, respecto a l equipo que si fun ciona. A dem as, el

condensador No. 1 no se rep ara p ara esta r p revisto en c aso d e falla 0 reparaci6n

prolong ada del N o. 2

3 E n cu an to a t amoniaco, no existe u na in fo rm acio n ad ecu ad a p ara el p erso nal q ue 10

m aneja , aeerca de m edidas de seg urid ad c on tra a cc id en tes y lo s riesgos que

tiene s u usa.

4 El sis tema d e refrigeracion, en cuanto a la forma com o trabaja actual m en te, n o es

eficiente, si se da a capacidad m axim a, ya que el tonelaje p roducido 'por los

co mp resores n o es el adecuado para balan cear la carga que con sum en los

evaporadores.

5 L as tuberias que com pon en las d iferen tes lineas de conduccion de am oniaco son

las adecuadas, si se u tiliza el sistem a de refrigeracion de la fo rm a actual, 0 si

se p on e en op eracio n el com presor N o.1 yel carbo-co oler.

6 Existen areas disponibles en caso de que se im plem ente un nuevo com presor y

un nuevo evaporador, adem as de con tar con en tronques de tuberia de

amon ia co liq u id o y succion.

5 3

-F .



7 El mantenim iento preventivo q u e s e realize en la planta n o es adecuado, debido a

que no se calendarizan in sp ec eiones, c amb los, limp ie za s, etc " y Ja programacion y

ejccucion de este cs m uchas voces dcsplazado, ya q ue cx isten ord en es d e trab ajo

de mantenimiento corrective 0 de emergencia, la s cuales tienen mayor prioridad, y

el p erso nal ex lstea te es muy esc aso para cubr ir e sta s demandas, Ademas n o ex iste

en la seecion de m antentm iento una conciencla de 1 0 que rea lmente representa el

mantenimlento preventivo y lo s beneticios que se obtienen con la aplicaci6n del

mismo.

8 A traves de 1 ft o bserva cio n, se pudo comprobar que lo s pares del sistema derefi:igeraci6n son g en eral m en te p or m otivos o peracion ales y no por fallas 0

p rob lemas mecani cos,

9 Uno de los problemas mecanicos m a s frecu en tes en el sistem a es el aum en to de

nivel de am oniaco en el recibidor, ocasionado por fallas en los interrup tores denivel de l banco de hielo,

10 Uno d e lo s p ro blemas o perac ic na les mas frecuente es que no se abre la valvulam anual de entrada de am onfaco H quido al chiller (antes de la expansion), y el

am oniaco reposado en 61 es succionado y d ep ositad o en el recib id or, 1 0 que

tambien in c remen ta s u n iv el.

11 El estudio realizado en el sistema de refrigeracion de la planta es para usa

exclusive de esta, debido a que las carg as y equ ip o que se m an ejan n o son ig uales

a los de 0 1 l '0 s s i s t e m a s .

54

--...,

[



R~~COMENDACIONES

1 Es aconsejable reparar el equipo averiado en el sistem a de refrigeracion, como

ocurre con el compresor No.1, el condcnsador evaporativo No.1, eJ

Carbo-cooler, ya que este equipo es necesario para que el sistem a tenga un

mcjor rendimiento,

2 Un aspecto muy importan te que so debe tomar en cuenta para la reparacion del

com presor N o. 1 es c orre gir el sen tid o d e rotacion d el mo to r electrico, ya que se

encuentra conectado de manera que gira en direcci6n contraria a la rotaci6n

correcta de l compresor.

3 Es necesario capacitar al personal nuevo respecto a 1 ciclo de refiig eraci6n que

existe en la p lan ta, debido a que este es un sistema de gran capacidad, en cuyo

man te nim i en to in te rv in e p ers on a l mecanico , e le ctri co y electronico,

4 E l m antenim iento preventivo se debe m ejorar y aplicar en forma con scien te y real

por parte del programador y del personal que tenga a cargo la realizacion de este,

A dem as, se debe exigir a los sup ervisores de m an tenim ien to, un a m ejor sup ervision

y c on tro l d e lo s tra ba jo s re eliz ad os, y q ue estes sean rep orta do s a t programador.

5 Es necesario hacer un inspecclon m inuciosa a los accesorios del sistema, tales

como v alv ula s electric as y mec an ica s, in terru pto res, m an om etro s, term osta to s,con troles de n ivel, etc. y re pa ra r, c alib ra r 0 reem plazar los que se encuentren

defectuosos.

6 Un aspecto importan te para el sistema de refrigeracion y e l ma nten im ien to g en era l

es l a lubricacion. Esta es inadecuada, y par eso es n ec esa rio im p lem en ta r d en tro

del m an ten im ien to p reven tivo un a calen darizaci6n adecuada p ara cam bio, ajuste y

lim p iez a d e a ceite y grasa en los elem entos que 1 0 requieran . Adem as, se debe

d esig nar u na p erso na esp ec ific a p ara esta ta rea (lu brica do r).

55



1

BlBLlOGRAFiA

-E lonk a, S te ph en Mi ch ae l. R e fri ge ra ci6 n y Aeondic io nam ie nto d e A ire , p re gu nta s y

resp ue sta s. 3 a. e dic io n, Mexic o: E d it. Me. G raw H ill, 1 ,98 9.

- Elo nk a, S tep hen M ic ha el. OQ eraci6 n d e p lan tas In du striales. p reg un tas y reswest§s;

vo lu men es I y ll. 2 a. ed icio n, Mexico: E dit. M e. G raw H ill, 1 ,98 9.

-Kutz, Myer. E nc jc lQP~d i~ ge laMec(\.n.h~i!,volumenes V I y VIlt 2a. Edici6n, Espana:

Edit. O ceano / Centrum, 1,989.

-Majonnier . Manua l de ln struccion es; Illin ois, E stados U nidos: E ditado p or Majonnier,

1,990.

-Severns, W . H . Energia Mediante Vapor; Aire 0 Gas. 3 a. E dic io n, M exic o: Edit.

Revette, 1,994.

- V ilter, M a nu al d e In stru ceio nes P ara C omp reso res V ilter, B oletin 440-5; W iscons in ,

E stad os U nid os: E ditad o p or V ilter, 1,98 6.

-W a rk , K en neth. T erm odin arn ica. Sa. E dicion , M exico: E dit. M e. G raw H ill, 1,98 1.

56

Mejoramiento Sistema de Refrigeracion

Documents

Transcript of Mejoramiento Sistema de Refrigeracion