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Evaporadores
Dos tipos de evaporadores se usan
en enfriadoras de agua – carcasa y tubo inundado y evaporadores de expansión
directa (DX). Ambos tipos son intercambiadores de calor de tubo y carcasa. Los
intercambiadores de calor de tubo y carcasa inundados se usan típicamente en
grandes enfriadoras de tornillo y centrífugas, mientras que los evaporadores DX
se usan usualmente con enfriadoras de desplazamiento positivo mientras como las
máquinas rotatorias y recíprocas. Si bien el agua es el fluido más comúnmente
enfriado en el evaporador, otros fluidos también se usan. Estos incluyen una
variedad de soluciones anticongelantes, el más común de todos es una mezcla de
glicol etileno o glicol propileno y agua. El uso de soluciones anticongelantes
significativamente afecta el rendimiento del evaporador pero puede ser
necesario para aplicaciones a bajas temperaturas. El fluido crea diferentes
características de transferencia de calor dentro de los tubos y tiene
diferentes características de caída de presión. El rendimiento de las máquinas
usualmente baja cuando se usan fluidos distintos que el agua.
Intercambiadores inundados de tubos y carcasa
Los intercambiadores de calor de
tubo y carcasa inundados tiene el fluido frío (usualmente agua) en el interior
de los tubos y el refrigerante en el lado de la carcasa. El refrigerante
líquido está uniformemente distribuido en el fondo del intercambiador de calor
en la longitud completa. Los tubos están parcialmente sumergidos en el líquido.
Los eliminadores se usan como un medio para asegurar la distribución uniforme
del vapor a lo largo de la longitud del tubo completo y previenen que el
refrigerante líquido vaporizándose violentamente entre en la línea de succión.
Los fabricantes típicamente
limitan el caudal de agua en el extremo superior e inferior para prevenir la erosión de las
tuberías (típicamente alrededor de 1 m/s) para mantener la transferencia de
calor. Es mejor controlar con el fabricante por limitaciones de caudal de cada
enfriadora. Típicamente, la caída de presión de agua en los evaporadores en la
industria de refrigeración, calefacción, ventilación y aire acondicionado no
excederá de 8 – 10 m.c.a. Estos intercambiadores están disponibles con un mayor
número de pasos. Cuanto mayor es el número de pasos, menores son los
requerimientos de caudal
Expansión directa
El evaporador de expansión
directa (DX) tiene el refrigerante en el interior de los tubos y el fluido
enfriado (usualmente agua) en el lado de la carcasa (exterior de los tubos).
Los evaporadores DX tienen dos circuitos de refrigeración separados que ayudan
a retornar el aceite a los compresores de desplazamiento positivo durante la
carga parcial. Los enfriadores DX tienen
dos circuitos de refrigeración DX tienen tubos realzados internamente
(acanalados) para mejorar la efectividad de la transferencia de calor. Los
tubos están soportados en una serie de deflectores internos de polipropileno,
que se usan para dirigir el caudal de agua en un movimiento arriba y abajo
desde un extremo de los tubos a otro. Las velocidades del agua no exceden
aproximadamente 1 ½ ft/s debido a las consideraciones de caída de presión.
Condensadores
Hay un número de diferentes tipos
de condensadores. Estos incluyen condensadores de agua fría, aire frío y
evaporativos. Nos centraremos en los
condensadores de tubo y carcasa.
Un condensador de tubo y carcasa
horizontal tiene tubos rectos a través de los cuales el agua circula mientras
que el refrigerante rodea los tubos en el exterior. El gas caliente desde el
compresor entra al condensador en lo alto donde golpea un deflector. El
refrigerante se condensa en la superficie de los tubos y cae al fondo donde es
colectado y dirigido hacia atrás al evaporador. Los tubos del fondo son
usualmente el primer paso (más fío) del agua del condensador y se usan para
subenfriar el refrigerante. A menudo el condensador se usa como receptor del
refrigerante donde es almacenado cuando no se usa. A menudo el condensador se
usa como receptor del refrigerante donde se almacena cuando no está en uso.
Los tubos pueden ser realzados a
ambos lados y en el exterior. Sin embargo, ya que el agua del condensador a
menudo viene de una torre de enfriamiento abierta, el interior de los tubos del
condensador pueden ensuciarse y requieren limpieza mecánica. Los realces del
interior – usualmente con canales espirales y rectos – pueden ser problemáticos
debido a que los canales son las primeras áreas en ensuciarse. Los
investigadores indican que el ensuciamiento llega a ser un problema cuando las
concentraciones de sólidos se incrementan por encima de las recomendaciones y
las velocidades del tubo caen por debajo de 0,9 m/s.
Unidades de purga
Las enfriadoras centrífugas que
usan refrigerantes de baja presión operan por debajo de la presión atmosférica.
Cuando se producen grietas, el aire y la humedad son arrastrados a la máquina.
Las unidades de purga quitan no condensables que se colectan en el condensador
durante la operación normal y en último término reducen la efectividad de la
transferencia de calor, causando una mayor presión de altura del refrigerante.
La humedad en el interior de la unidad causa la formación de ácidos que
descomponen el aceite e incrementan la corrosión interna. Las unidades de purga
consisten en compresores consisten en compresores, motores, condensadores y
condensadores que pueden ser automáticos o manuales. Las unidades de purga son
preferidas debido a que mantienen la eficiencia de la enfriadora más alta
posible. Siempre se usarán unidades de purga que reducen las pérdidas de
refrigerante durante la operación. La descarga desde las unidades de purga debe
dirigirse al exterior.
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