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SISTEMAS DE EXPANSIÓN DIRECTA E INDIRECTA
En los sistemas de expansión
directa el evaporador se coloca en el espacio refrigerado; en los sistemas indirectos: un fluido
secundario (salmuera) se enfría en contacto con la superficie del evaporador, y
la salmuera fría va al espacio que va a refrigerarse. Los sistemas de salmuera
requieren entre un 40 y 60 % más superficie que la expansión directa; tienen un
efecto de ecualización debido a la gran capacidad térmica de la salmuera fría,
son más seguros (particularmente si el efecto de refrigeración debe llevarse a
una distancia considerable o ampliamente distribuido), y permiten una
regulación de temperatura que no es posible con expansión directa. Si deben
mantenerse dos temperaturas, la inferior se obtiene por expansión directa, y la
más alta por enfriamiento de salmuera. El desarrollo de mejores controles y
mejores métodos de tuberías han hecho la expansión directa más atractiva.
Las salmeras usadas en refrigeración industrial son usualmente soluciones acuosos de cloruro cálcico, glicol etileno, glicol propileno, o cloruro de metileno no diluido, glicol de propileno, o cloruro de metileno no diluido, y fluidos basados en silicona alquilados. El cloruro de calcio no contendría más de un 0,2 % % de magnesio, calculado como cloruro de magnesio. Las salmueras de cloruro cálcico se recomiendan hasta – 43 ºC. Las salmueras serán químicamente neutras: las salmueras ácidas atacan a los materiales férreos, las salmueras alcalinas atacan al zinc, el amoniaco en salmuera (origina pérdidas en el sistema de amoniaco) es especialmente perjudicial para la mayoría de los metales no férreos. La corrosión por salmuera se incrementa por la presencia de oxígeno, aire, o dióxido de carbono y por acción galvánica entre metales disimilares. Los inhibidores de corrosión se usan ampliamente, una proporción satisfactoria es de 1600 g de cromato de socio o dicromato por 1 m3 de salmuera de cloruro de calcio o 3200 g por 1 m3 de salmuera de cloruro de sodio.
La salmuera de etileno glicol se usa en varias resistencias
desde un 15 a 50 % de peso para temperaturas de refrigeración por debajo de –
18 ºC. Es tóxico, y por lo tanto su uso no es recomendado en equipos de
procesado de alimentos y bebidas donde una grieta puede contaminar el producto.
Un inhibidor de corrosión se recomienda para proteger equipos y tuberías de
acero al carbono. El rango de calor específico va de 4080 a 3180 J/kg K en
sistemas típicos. La gravedad específica varía de 1,08 a 1,05.
TUBERÍAS DE REFRIGERANTES
Es importante para la operación apropiada de un sistema de
refrigeración que el sistema de tuberías conecte correctamente los compresores,
condensadores, evaporadores, y receptores apropiadamente dimensionados. Estas
tuberías deben considerarse en tres categorías: líneas de líquido, líneas de
succión y líneas de descarga. Esencialmente el dimensionado es gobernado por la
caída de presión, costes, costes de operación, ruido y lubricación. Una caída
de presión excesiva penaliza la eficiencia del compresor y puede afectar la
operación de las válvulas de control adversamente. Las velocidades de la línea
de líquido para la mayoría de los refrigerantes son del orden de 3,3 a 22 m/s,
las líneas de succión de 38 a 250 m/s, y las líneas de descarga de 55 a 275
m/s. Las caídas de presión varían aproximadamente con el cuadrado de la
velocidad y directamente con la longitud de la tubería. Para la línea de
líquido, cuando el evaporador se localiza encima del condensador, las
siguientes caídas de presión están permitidas (kilopascales por metro):
amoniaco (5,9); R 12 (12,9); R 22 (11,5)
y R 11 (14,5).
Flexibilidad de
tuberías: La flexibilidad en las tuberías es una consideración
importante especialmente en sistemas de baja temperatura ( - 18 ºC) y donde se
utilicen largos recorridos o grandes diámetros. El coeficiente de expansión es
alrededor de 16 x 10-6/ºC para tuberías de acero al carbono. Esto
significa que en una longitud de 6 m se contraerá 3,8 mm cuando se enfría desde
-18 ºC. Si la configuración de tuberías es tal que ejerce un momento en una
brida del compresor, puede producirse un fallo prematuro en el equipo.
La flexibilidad es proporcionada por una combinación de
cambios en dirección y uso de anclajes apropiadamente posicionados, perchas de
resortes y guías.
ALMACENAMIENTO DEL FRÍO
La primera consideración en el diseño de un recinto para
almacenar frío es la temperatura a la cual será refrigerado el espacio. La
temperatura puede generalmente dividirse en tres rangos: por encima de 0 ºC,
por debajo de 0 ºC y – 18 ºC o menos. Los métodos de construcción y grado de
aislamiento dependen de la temperatura mantenida. Otras consideraciones de
diseño más especializados son control de la humedad, requerimientos de
ventilación, atmósfera controlada (control de O2, N2 o CO2),
protección contra incendios y manejo de materiales.
Los locales para almacenar frío pueden ser fabricados in situ o prefabricados. La disponibilidad actual de paneles pre aislados con bajos factores U ha llevado a incrementar el uso de locales prefabricados.
Aislamiento de cámaras frigoríficas
En los últimos años nuevos materiales aislantes han ido
incorporándose a las aplicaciones de diseño de cámaras frigoríficas
sustituyendo a materiales tradicionales como el corcho y el yeso. El
aislamiento se ha usado en tres formas para esta aplicación: placas, paneles,
vertido, pulverizado y en forma de espumas.
Las placas utilizadas para aislamiento incluyen corcho,
poliestireno rígido, poliisocianurato, y poliuretano, espumado, y vidrio
fibroso.
El aislamiento panelizado ha ganado aceptación,
particularmente en instalaciones prefabricadas. La lámina metálica exterior
puede servir como barrera de vapor, y los paneles están aislados en factoría
con poliestireno, poliisocianurato, poliuretano, o vidrio fibroso. Se han
alcanzado valores U tan bajos como 0,035 en paneles con espesor de 100 mm.
Efecto de la humedad en el aislamiento
En la mayoría de los tipos de aislamiento el flujo de
energía calorífica es impedido por pequeñas células de aire atrapado distribuidas
por todo el material. Cuando el aislamiento absorbe humedad, el aire es
reemplazado por agua y el valor del aislamiento se reduce de gran manera. Por
eso, el aislamiento debe mantenerse seco en todo momento.
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Muy interesante la guía, sobre todo el apartado del aislamiento de cámaras frigoríficas
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