Aplicación típica

1. Aplicación típica

2. Evaporadores La tarea principal del evaporador es enfriar ell medio a la temperatura deseada. Cuando el refrigerante esta pasando por el evaporador este utiliza el calor del fluido en su alrededor para cambiar de estado pasando a vapor. Este es el “efecto de enfriamiento”, y por esto se dice que la tarea del evaporador es enfriar algo. Normalmente el flujo de los fluidos es en contracorriente. Las aletas del evaporador al aumentar significativamente la superficie de transmisión de calor, hacen que éste sea mas efectivo. Para asegurar una eficiencia y capacidad de enfriamiento del evaporador alta, es necesario realizar desescarches cada cierto tiempo.

3. Eficiencia de un evaporador de aire QE = SA x LMTD x VA x k-factor QE = Capacidad de refrigeración SA = Area de enfriamiento LMTD = Diferencia de temperatura VA = Caudal de aire k-factor = Factor de eficiencia

4. Entrada de aire 2°C Salida de aire -1°C (12 – 8)°C LMTD = = ln 12 8 Δ T = 12°C Δ T = 8°C 9.87°C -9°C Temperatura de aspiración + Dp interna en la bateria de aire -10°C Temperatura de aspiración (salida refrigerante) Cálculo de LMTD

5. Normalmente cuando se produce la ebullición se produce espuma que puede ser arrastrada fuera del evaporador y llegar al compresor produciendo daños en las partes mecánicas del compresor. Evaporadores

6. Ebullición en cazo de leche Ebullición

7. Ebullición girada Zona de espuma INESTABLE Ebullición Carga termica Vapor ESTABLE Altura de espuma

8. Teoría de la Mínima Señal eStable del evaporador Tevaporación +5ºC -15ºC MSS Curve 100 % 0ºC Zona de espuma INESTABLE Carga térmica Vapor ESTABLE 10 % Recalentamiento 11 °C 18 °C • MSS depende de: • Carga • Temperatura de evaporador • Flujo de aire • Diseño batería • Etc. No olvidar nunca Cada evaporador es ÚNICO

9. Diagrama típico

10. Curva MSS y fallo en ventilador o hielo Bloque de hielo Fallo en ventilador Mala distribución de producto Zona de espuma INESTABLE Carga térmica Vapor ESTABLE Hielo Recalentamiento Desplaza la curva MSS hacia la derecha con valores más inestables

11. Dirección del flujo del aire a través del evaporador 4 Air Temperatura 3 Refrigerant 1 Longitud evaporador 2 Correcto Aire La gota explota y sale del tubo Refrigerante Aire La gota disminuye de diámetro y no sale del tubo Refrigerante

12. Diagrama simbólico de los diferentes recalentamientos del evaporador to toh-to =0 Recalentamiento demasiado alto toh - Evaporador insuficientemente utilizado toh-to MSS es alcanzada. • MSS = Mínimo recalentamiento estable que el evaporador puede alcanzar toh-to Recalentamiento pequeño - Max. inestabilidad en señal de recalentamiento toh-to Recalentamiento demasiado pequeño • Señal de recalentamiento parcialmente estable,sin embargo, existe retorno de liquido a la linea de aspiración, que tendrá que compensarsecon un mayor funcionamiento del compresor. toh-to Condiciones de trabajo de zona humeda - Liquido fluye al compresor

13. Recalentamiento y líquido en evaporador To S2 S2-To INEstable Inestable estable Longitud Zona MSS AKS 11

14. Ciclo de refrigeración Log P Liquido Vapor Sub-enfriamiento Condensador Sistema expansor Compresor Evaporator Recalentamiento Entalpia Sub-enfriamiento Recalentamiento

15. P1 -> T1 10.0 °C T2 Temperatura y temperatura 10.0 °C T2 SHT = T2-T1 SHT = T2-T1 Presión y temperatura 2.0 °C T1 Después del distribuidor Medida del recalentamiento

16. Como medir el recalentamiento 1 Transmisión de P y T Resta de P y T Recalentamiento Medida de P y T Válvula de expansión termostática TEV

17. AKS 32R S2 S des Salida aire Entrada aire Como medir el recalentamiento 2 Medida de P y T Válvula de expansión electrónica AKV

18. Válvula de expansión La válvula de expansión controla y mantiene la cantidad de refrigerante que se inyecta en el interior del evaporador. Esto lo realiza manteniendo un recalentameitno constante en el punto donde se monta un bulbo en la linea de aspiración. (En un escenario a carga constante)

19. Funciones de la válvula de expansión • La TEV intentará mantener un recalentameitno constante en una situación de carga constante. • Si hay una variación de carga, la TEV abrirá mas cuando aumente la carga, y abrirá menos cuando disminuya la carga, manteniendo de nuevo otro recalentamiento constatne. • El grado de apertura se decide por medio de un balance entre las fuerzas de apertura y las de cierre. • La fuerza de apertura es la ejercida por la presión en el interior del elemento termostatico (sensor de temperatura) • Las fuerzas de cierre son ejercidas por la presión del refrigeratne y un muelle

20. Tb Pb Ps Po To Presión 4K Po + Muelle P bulbo Tbulbo Muelle Po Balance de fuerzas y apertura Temperatura Pmuelle Pevaporador

21. Apertura de una TEV Recalentamiento y capacidad • Recalentamiento estático (SS) • Recalentamiento necesario para vencer la fuerza inicial del muelle • Recalentamiento de apertura (OS) • Recalentamiento requerido para mover con el vástago de la válvula el asiento • Recalentamiento de operación (OPS) • Recalentamiento total de la válvula (SS + OS) Capacidad a válvula abierta Capacidad de reserva Capacidad nominal Capacidad de la válvula SS OS Recalentamiento OPS

22. Válvulas de distintos tamaños Capacidad TEX 5-7.5 TEX 5-4.5 TEX 5-3 Recalentamiento

23. Ajuste del recalentamiento en fabrica Orificio de evacuación Regulación de presión de aire Baño de alcohol 0°C El recalentamiento se ajusta hasta conseguir que la presión de salida sea (6°C/11°F). Recalentamiento estático = Ajuste de fábrica - 1°K

24. Variación del recalentamiento estático Disminución del recalentamiento estático Carga térmica Aumento del recalentamiento estático Recalentamiento

25. Cambio en condiciones del ambiente Verano-invierno, Día-noche, Subenfriamiento Aumenta la DP o Aumenta el subenfriamiento Curva característica base Carga térmica Disminuye la DP o Disminuye el subenfriamiento Variación de la presión de condensación o del subenfriamiento de líquido Recalentamiento

26. Influencia de la temperatura de evaporación en la capacidad de la TEV Presión (bar Pe) • Baja temperatura de evaporación • Pequeños cambios de presión • Menos apertura de la válvula • Reducción del flujo másico 1 bar R507 P/T Curve 5°C 0.5 bar • Alta temperatura de evaporación • Cambios de presión mayores • Mayor apertura en la válvula • Aumento del flujo másico 5°C Temperatura (°C)

27. Influencia de la temperatura de evaporación Te = 15ºC Capacidad de la válvula Te = 0ºC Te = -30ºC Recalentamiento • Alta temperatura de evaporación • Cambios de presión mayores • Mayor apertura en la válvula • Aumento del flujo másico SH 5ºC = 1 bar • Baja temperatura de evaporación • Pequeños cambios de presión • Menos apertura de la válvula • Reducción del flujo másico SH 5ºC = 0,5 bar

28. Apertura de una AKV AKV OD % Tiempo AKV Abierta AKV cerrada 0 6 12 segundos Periodo de tiempo (PT) = 6 segundos OT x 100 OT = Tiempo apertura. OD % = PT

29. Control adaptativo del recalentamiento S2 AKS 32R AKV 10 Qo Carga térmica en evaporador Recalentamiento Utilización óptima del evaporador en todas condiciones de carga incluso a bajas presiones de condensación - Esto no es posible con las termostáticas normales TEV

30. AcoplamientoVálvula expansión - Evaporador Tb Pb Ps Po To Carga térmica 7 Recalentamiento Q1 4

31. Variaciones ambientales Tb Pb Ps Po To Válvula expansión Evaporador Variación de la presión de condensación Carga térmica Q1 4 7 Recalentamiento

32. Ajuste válvula grande Tb Pb Ps Po To Válvula expansión Evaporador Aumento del recalentamiento Q2 Valvula menor Válvula grande Retorno de líquido Carga térmica Q1 INESTABLE Recomendación: Poner válvula de menor orificio 4 5.5 7 Recalentamiento

33. Ajuste válvula pequeña Tb Pb Ps Po To Válvula expansión Evaporador Válvula mayor Q2 Disminuir el recalentamiento Válvula pequeña Inundación pobre Carga térmica Q1 INESTABLE Recomendación: Poner válvula de mayor orificio 4 7 3 Recalentamiento

34. Sin ajuste manual La curva MSS se modifica por reparto desigual del calor en el evaporador Ventilador roto Bloque de hielo Corriente muy local de aire caliente S2 AKS 32R AKV 10 Qo MSS = f (Qo,To etc.) Carga térmica en evaporador Recalentamiento Mínimo recalentamiento estable Recalentamiento actual Control adaptativo del recalentamiento 1

35. MSS = f (Qo,To etc.) Control adaptativo del recalentamiento 2 S2 AKS 32R AKV 10 Qo Carga térmica en evaporador Recalentamiento Mínimo recalentamiento estable MSS Recalentamiento de referencia f(Load)

36. AKS 32R S2 18 AKV 10 16 14 12 Recalentamiento K 10 8 6 4 2 0 Ref. recalentamiento Recalentamiento real Control adaptativo del recalentamiento Hasta 12% control adaptativo Hasta 20% Pc flotatnte El recalentamiento se reduce hasta que la señal llega a ser inestable, es decir gotas de líquido están presentes en la salida, lo cual indica que el evaporador está lleno.

37. Sub-enfriamiento • ¿Que es subenfriamiento? • Efectos de un subenfriamiento incorrecto • Reglas para el subenfriamiento

38. Sub-enfriamiento Subenfriamiento Normal Subenfriamiento muy alto

39. Influencia de la presión de condensación en el título

40. Título 0.4 Eficiencia en evaporadores El gráfico muestra que los tubos con título entre 0,5 y 0,9 tienen mayor transmisión que las tuberías con otro título

41. Longitudes iguales / Cantidad de calor diferente en cada tramo Inyección y título en evaporadores

42. Distribución de calores en evaporador Q5 Q6 Q7 Q3 Q4 Q8 Q2 Q9 Q10 Q1 • Se cumple: • longitudes iguales: L1= L2 =..... =L3 • cantidades de calor distintos en cada tramo:Q1  Q2 ..... Q10 • suma de calores igual a 100 kW:Q1 + Q2 +..... + Q10 = 100

43. Coeficientes de transmisión de calor U (W/m2K 103) para pasar de un título de vapor n a (n +1):

44. Para cada tramo tendremos entonces: Q1 = U1 * 2 *  * R * L1 * T Q2 = U2 * 2 *  * R * L2 * T . . . Q10 = U10 * 2 *  * R * L10 * T Ecuación de transmisión de calor A = 2  r l Q = U * A * T TERMINOS CONSTANTES Iguales áreas para cada tramo e iguales saltos térmicos

45. Q1 / U1= Q2 / U2=..... = Q10 / U10= QT / UT UT = Ui= U1 + U2+ ....+ U10 = 82.7 W/m2K Valores obtenidos de gráfico. Igualando las ecuaciones del sistema : Qi = (QT * Ui) / UT i = 1, 2,...10

46. Calculando el calor para cada tramo tenemos Q en kW:

47. La distribución de calor es mayor hacía el centro del evaporador que en los extremos. Títulos menores a la entrada del evaporador reducen la capacidad de éste. Conclusión No olvidar que títulos mas bajos mejoran la eficiencia de la planta

48. Título, longitud y capacidad 1762 W 1481 W 1133 W 1000 W No olvidar que títulos mas bajos mejoran la eficiencia de la planta

49. 6 reglas para el subenfriamiento • La principal función del subenfriamiento es evitar la formación de flash-gas a la entrada de la TEV. • Con un subenfriamiento excesivo, la capacidad del evaporador se puede ver reducida. • Sin un regulador de presión de evaporación, un subenfriamiento excesivo, disminuirá la presión de evaporación. • El título a la entrada de la válvula debe estar entre 0.2 y 0.3. • Considerar con precaución los intercambios de calor internos ya que pueden afectar a las características de la regulación. • El subenfriamiento solo debe utilizarse en las condiciones establecidas por el fabricante del evaporador.

50. Presión de descarga flotante Presión de descarga baja Válvulaal 90% Presión de descarga flotante R404A Presión de descarga alta Válvula al 72%