refrigeracion industrial

7/21/2019 refrigeracion industrial

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SEMINARIO EN ESPAÑOLBIENVENIDOS A VILTER

INTRODUCCION A REFRIGERACION



In troducc ion a la Refr igeracion

• FUNDAMENTOS BASICOS

– La Refrigeracion es un Intercambio Termico o

Transferencia de Calor entre dos fluidos a travesde un elemento. Su proposito es remover calor.

– Todo se resume a un balance y transformacion deEnergia

– Energia Termica a Mecanica y de Mecanica aElectrica. ( Btu B.H.P Kw)



FUNDAMENTOS BASICOS

• Para entender un poco a manera simple veamosunos cuantos terminos:

– Calor: Calor es una forma de Energia. Es evidente que el

calor puede ser convertido en varias formas de energia yque varias formas de energia pueden ser convertidas encalor. Termodinamicante, calor esta definido como laenergia en transito de un cuerpo a otro como el resultadode la DIFERENCIA de temperaturas entre dos cuerpos.Todo otro tipo de enegia calor sucede como Trabajo.

– Luego, FRIO ES LA AUSENCIA DE ENERGIA O CALOR.

– No existe entonces el termino de HACER FRIO!!

– SOLO EXISTE EL TERMINO REMOVER CALOR!!



CALOR

• La Energia Calor transferida de uno cuerpo a otropuede causar el cambio de estado como tambien elcambio de temperatura. Luego, calor se divide endos (2) dependido cual de ellos afecta al cuerpo:

• Calor Sensible: Es el calor asociado con el Cambiode Temperatura, en contraste, con el intercambio decalor donde ocurre un cambio de forma o estado (calor latente). Solo es expresa en grados.

• Calor Lantente: Cambio de entalpia o cambio deestado y normalmente expresada en Btu / Lb oKJoules/Kg.



FORMAS DE TRANSFERIRCALOR

Conduccion: contacto

directo

Conveccion: ContactoIndirecto o Agitacion

Radiacion: Reflejo o

emision



ENTALPIA “h” • Ahora, en cambios de temperaturas, la mayoria de substancias

sufriran cambios de estados. Por ejemplo: En aumentos detemperatura, Primero iran de estado solido a estado liquido yluego de estado liquido a estado gaseoso. Cuando el solidopasa al estado liquido, esto es conocido como el CALORLATENTE DE FUSION y cuando el liquido pasa a estadogaseoso, este se conoce como CALOR LATENTE DE

VAPORIZACION O EBULLICION.

• Entalpia: Para evitar el uso de una frase larga comoCONTENIDO DE CALOR, el uso de una sola palabra define lafrase = ENTALPIA y utiliza la letra “h”.

• Es una propieda termodinamica de cada substancia definidacomo la suma de su energia interna mas la cantidad de Pv/J,donde P igual a presion, v igual a volumen y J el equivalentemecanico a calor.



BTU o Bri tish Thermal Uni t

• BTU (BRITISH THERMAL UNIT): Es lacantidad de calor requerido o necesario paracambiarle a una Libra de Agua un (1) gradoFahrenheit. Luego, si a 1Lb de Agua, leagregamos 1Btu, aumenta entonces 1°F detemperatura.

• Asi, la cantidad de Btus requerida para unalibra de Hielo convertirse en agua es de 144Btu o viceversa. Es de 32°F a 33°F.



TONELADA DE REFRIGERACION

• Antes de que existieran sistemas deRefrigeracion, la madre naturaleza,siempre nos ha brindado sistema deFrio o Refrigeracion = Hielo.

• Este sistema fue, sigue y sera

siendo HIELO. Y el Hielo, siguesiendo la base o columna vertebralde Refrigeracion.

• Bajo el concepto de BLOQUE DEHIELO de 1 Tonelada de peso sedefine casi todo sistema de

Refrigeracion

• El termino CAPACIDAD no es masque la referencia de DERRETIRESTE BLOQUE DE HIELO de 1 TON.



TONELADA DE REFRIGERACION

• Luego, a los comienzos de laindustria, el termino de 1TONELADA DEREFRIGERACION, no era masque el calor requerido paraderretir una Tonelada de Hielo

en un periodo de un dia o 24horas.

• 1 Tonelada masa = 2000 Lbs.

• Luego 1 T.R. = 2000 Lbs x 144Btu / Lb = 288,000 Btu

• Dividido por 24 hrs = 12,000 Btu / Hr.

• O su equivalente a 200 Btu/min.



CAPACIDA DE UN SISTEMA

• Luego, la capacidad de un sistema esta definidocomo la rata o razon o proporcion de calor aremover de un espacio o elemento.

• En sistema I.P. tener la capacidad de 1 Tonelada(T.R.) es la capacidad frigorifica de derretir una 1 Tonde Hielo en un periodo de 24 horas.

• En sistema Metrico, una 1 Tonelada es la

equivalencia de 3.517 kJoules/segundo o kW.Notese que la capacidad de refrigeracion, esactualmente una rata o razon de transferencia deenergia y como tal expresada en terminos dePOTENCIA.



Presion de Vapor o Presion deSaturacion

• Cambiar 1 Lb de Agua a 1 Lb de vapor, se require de 970 Btu. (212°F o 100°C).

• Ahora, el calor energia cambia tambien la presion de vapor.

• Presion de Vapor conocida tambien como la presion de vapor

de equilibrio o presion de vapor de saturacion. Todos losliquidos y solidos tienden a evaporarse a forma gaseosas; ytodos los gases tienden a condensarse a su forma originalsolida o liquida. Luego, la presion Vapor es entonces la presionde una substancia donde esta en equilibrio con sus otrasformas de no vapor.

• A una determinada temperatura para una substancia particular , existe una presion para la cual el gas de esa substancia seencuentra en equilibrio dinamico con sus formas de estadoliquido o solido.



Amoniaco – Nh3 – R717



PUNTO DE VAPORIZACION oEVAPORACION

• De esta manera, se puede definir que el punto desaturacion o punto de un cambio de estado estarelacionado con la presion de vapor.

• En el caso del Punto de Saturacion para Ebullicion oPunto de Evaporacion o Vaporizacion, es el punto que lecorresponde a presion atmosferica (14.7 psiA o 0 psiG).

• Es el caso de pasar AGUA de estado liquido a vapor, es

una temperatura de 212°F o 100°C.

• En el caso de Amoniaco es a -28° F y en el caso de FreonR-22 es a -41°F



PUNTO DE EBULLICION PARAREFRIGERANTES



Punto de Saturacion y Presion • De esta manera cada substancia tiene una

temperatura correspondiente a una presiono viceversa.

• Recordemos que

– Presion Atmosferica: es el peso del airemedido en psig (libras por pulgadacuadrada) o bares o kg/cm2. EstandardUniversal al nivel medio del mar = 14.7psig. Esta presion varia por la alturageografica.

– Presion Absoluta: presion medida porencima de vacio (29.92 pulgadas deMercurio – Hg). Constante universalpara medir todos los sistemas. Sedenomina como psiA o BarA, o Pascal (Pascal es unidad de presion Absoluta,

no manometrica).

– Presion Manometrica: mide por encimao por debajo de la presion atmosfericacomparando entre afuera y dentro delelemento medidor. Se denomina comoGauge o psiG, bar G.

– Presion Absoluta = presionmanometrica + presion atmosferica.



Pun tos de Saturacion o Pun tosCri t icos

• Punto de Evaporacion o Ebullicion:Cambio de Liquido a Vapor

• Punto de Condensacion: Cambio degas a Liquido

• Sobrecalentamiento: Cualquierpunto por encima del punto deEbullicion. Es decir, una vez gas, sise sigue incrementando latemperatura por encima de latemperatura de ebullicion, secomienza a recalentar el gas.

• Subenfriamiento: Cualquier puntopor debajo del punto decondensacion o enfriamiento. Esdecir, unavez liquido, si se siguebajando la temperatura por debajodel punto de condensacion, secomienza a subenfriar el liquido.



Refr igerac ion Basica

• Entonces, Refrigeracion esta definido como todoproceso para remover calor. Mas especificamente,es la ciencia que trata con los procesos de reducir ymantener temperatura a un espacio o materia primapor debajo de las temperaturas ambientes o

externas que lo rodean.

• Para lograr esto, el calor del cuerpo o substanciadebe ser removido por otro cuerpo o substancia queesta por debajo del primero.

• Y como el calor del primero es removido por unsegundo, esta claro que refrigerar y calentar son losefectos opuestos del proceso




• La rata o razon a la cual el calor debe ser removidodel cuerpo o substancia, para lograr y mantener latemperatura deseada, se denomina CARGA DEREFRIGERACION, Carga de Frio o Carga de Calor.

• En todos los sistemas, es la suma parcial o total detodas las fuentes de calor posibles.

• En el proceso de Refrigeracion, entonces se usaraun segundo cuerpo o substancia que absorbera elcalor del primero.




• Todos los procesos pueden ser catalogados comoSensibles o Latentes dependiendo del efecto.

• Como ya vimos, si el efecto es cambio de

temperatura, lo llamamos entonces refrigeracionsensible, y si el efecto es cambio de estado, lollamamos refrigeracion latente.

• Cualquiera que sea estos dos efectos, ,para matener

el ritmo del proceso, en forma continua y constante;la substancia o cuerpo que absorbe el calor, debemantenerse siempre a la misma temperatura ynormalmente por debajo del primer cuerpo osubstancia a enfriar.



Refr igeracion Basica • Para ilustrar esto, imaginemos un cuarto

donde 1 Lb de agua a 32°F se pone en unrecipiente abierto y dentro de un cuarto que

tiene una temperatura inicial de 70 °F.

• A lo largo, el calor fluira del espacio que

esta a 70°F hacia el agua que esta a 32°F.

De esta manera la temperatura del espacio o

cuarto disminuira. Sin, embargo, por cada

Btu de calor que el agua absorbe del

espacio, la temperatura del agua subira de

un grado en grado hasta que tanto el cuarto

como el agua se igualan de temperatura y elefecto de remocion de calor dejara de Fluir y

no habra mas intercambio termico.

• Hubo solo calor sensible pero no latente.

• NO HAY cambio de estado.



Refr igeracion Bas ica

• Ahora, en vez de usar 1Lb de Agua,usamos 1Lb de hielo.

• La temperatura del hielo (32°F o 0°C) no

cambiara, hasta que todo el hielo se

derrita y se vuelva agua. Pero, en elproceso, el Hielo absorbe el calor del

cuarto. De esta manera, el cuarto va

bajando de temperatura y el hielo se va

derritiendo, pero se mantiene en

temperatura = 32°F. El hielo cede suenergia al cuarto y el cuarto se enfria.

• Hubo calor latente pero no sensible.

• HAY Cambio de Estado.




• Luego, si fuera posible y practico lograr una refrigeracion continua con unasubstancia o cuerpo SENSIBLE, larefrigeracion solo seria posible consubstancias o cuerpos que no requieransino mantener su temperatura y que solocambien de estado. Pero, requeriria de

grandes cantidades o volumenes de estasubstancia o refrigerante.

• Esto haria sistemas muy costosos y pocopracticos.

• Siendo asi el efecto, se pensaria entoncesque para volver a usar o dar reuso alrefrigerante o substancia, es necesariodevolverlo en su estado original ( agua ahielo) para mantener un flujo continuo oun proceso continuo de intercambiotermico.



Refr igerac ion Basica • En el caso de suministro de Hielo, se

deberia entonces tener un suministroconstante de Hielo. En el caso de unrefrigerante uno que fluya en formaconstante y que hace el mismo trabajoque el Hielo.

• En el caso de los refrigerantes, setomaria de un recipiente de altapresion y se deja escapar a bajapresion, es decir, a la atmosfera.

• El cambio de presion brinda el cambiode temperatura y logra el efecto de

refrigeracion.

• Por cuestiones no practicas,economicas y ambientales, esto noseria nada viable y recomendado.



Refr igerac ion Mecan ica • Para ello nace la necesidad de

crear un sistema que en uncircuito cerrado o sellado,mantenga un volumen o carga derefrigerante, y que haga el trabajosolicitado y que recicle o use unay otra vez el refrigerante.

• Los sistemas mecanicos, sondisenados entonces para dar usoal refrigerante una y otra vez, enforma inagotable.

• Su objetivo es como ya lo

definimos, regresar el refrigerantea su estado (Calor Latente) parahacer el efecto y llevarlonuevamente a su temperatura (Calor Sensible) por debajo delcuerpo o substancia que requierefrio.



Sis tema Elemental Mecan ico

• En un Sistema de RefrigeracionMecanica, existen entonces 5elementos basicos:

1) Compresor 2) Condensador

3) Evaporador

4) Elemento de alimentacion derefrigerante

5) Tuberia



i l t r

CONDENSADOR RECIBIDOR DE

LIQUIDOCOMPRESOR

Vilter

TRAMPA DE SUCCION

EVAPORADOR

LINEA DE REFRIGERANTE LIQUIDO ALTA PRESION

LINEA DE SUCCION

BAJA PRESION

figura 1



Diagrama y Cic lo de Entalp ia

• Para tener un buen entendimiento

de un sistema de Refrigeracion,debemos tener claro el ciclo ydiagrama de Entalpia. Cadasubstancia en este planeta, tieneun diagrama y tabla depropiedades fisicas, quimicas ytermodinamicas.

• El Ciclo de Compresion de Vapor,no es mas que estudiar eldiagrama de entalpia o de Molliery sus fases.

• Como ya pudimos ver, tenemos 4fases en el Diagrama

1) Compresion

2) Evaporacion

3) Condensacion

4) Alimentacion de Liquido oconocido con el termino de

Expansion.



Ciclo de Refr igerac ion • Teniendo las tablas y diagramas adecuados

para cada Refrigerante o substancia,podemos determinar las zonas como:

• Evaporacion: El resultado del punto C menosel Punto B. Como esta a una misma presion,se llama proceso isobarico o igual presion.Cambio de Estado: Liquido a Gas

• Compresion: El resultado del punto D menosel punto C, cambio de presion, idealmente unproceso ADIABATICO. No cambio de estado,solo cambio de presion.

• Condensacion: El resultado del punto Amenos el punto D, igual que evaporacion,proceso isobarico. Cambio de Estado, Gas aLiquido.

• Expansion: El resultado del punto B menos elPunto A. Igual que compresion, procesoisoentalpico, no cambio de estado.



Compres ion • Ya sabemos que para mantener un efecto continuo

de refrigeracion, debemos tener una fuente continuao suministro de Refrigerante.

• Para mantener evacuando el refrigerante que yapierde su vida util o ya dio su funcion, necesitamosun elemento que mantenga el ritmo que saque delEvaporador ese gas y sea reemplazado por unonuevo.

• En este caso usamos, el compresor y se puededefinir como una bomba de desplazamiento positivode gas, siendo asi, quien le da la energia o movientoal sistema o al refrigerante dentro del sistema.



Compres ion

• Si asumieramos que tenemosun recipiente lleno deRefrigerante y lo dejamosescapar a la atmosfera,

entonces su cambio depresion genera un cambio detemperatura. Este cambio,como ya lo mencionamos,genera un intercambio

termico y toma efecto unproceso de refrigeracion ointercambio termico hasta quese agote el refrigerante.



Compres ion

• Si tomamos por ejemplocomo refrigerante FreonR-22 que tiene un puntoCritico o de Ebullicion a -

21.6°F, podemos generartemperaturas por encimade esta a un espacio ocuarto, dejando escapar elrefrigerante en forma

controlada y a la presionque necesitamos para latemperatura quenecesitemos dentro delcuarto



Compres ion

• Pero, para temperaturaspor debajo del puntoCritico o de Ebullicion, eneste caso, por debajo de -

21.6°, necesitamos bajarpor debajo de la presionatmosferica, ya ahiusariamos una bomba devapor o COMPRESOR y

esta bajaria la presiondentro del evaporador ydescargaria el gas alambiente o presionatmosferica



COMPRESION

• Para un ciclo ideal, el proceso decompresion se asume ser ISOENTROPICO.Un proceso ISOENTROPICO es un procesoespecial abiabatico que toma lugar sin

perdidas por friccion.

• Un proceso adiabatico es un proceso de quetoma lugar sin el Intercambio de Energiacomo calor de o hacia una substanciadurante el proceso.



Condesacion

• Ahora, ya sabemos que para mantener un efectocontinuo de Refrigeracion, debemos llevar elrefrigerante a su estado original y tener un suministrocontinuo y constante.

• Para ello debemos llevarlo de su estado Gaseoso a suestado liquido. No podemos decargarlo al ambiente opresion atmosferica, necesitamos mantenerlo dentrode un circuito cerrado y aseguramos el suministrocontinuo al sistema de forma inagotable.

• Dentro de este circuito cerrado, llevariamos el gas desu estados gaseoso a su estado original liquido y esteefecto es conocido como CONDENSACION



Condensador • Como el refrigerante se vaporizo en el evaporador por

absorber el CALOR LATENTE del espacio osubstancia, entonces necesitamos de manera similarun elemento que remueva el CALOR LATENTE delrefrigerante.

• Este elemento se conoce como CONDENSADOR, y aligual que el refrigerante fue la substancia para removerel calor de otra substancia o espacio, el condensadorrequiere de un medio o substancia medio condensadorpara remover este CALOR LATENTE al refrigerante.

• Los mas usados son AGUA y AIRE ambiente ocombinados, y en otros casos, otros refrigerantes omedios.



Condensador

• Para que exista FLUJO DE CALOR, debe existir una diferenciade temperatura entre la primera substancia y la segunda.

• De la misma manera que el refrigerante debia estar por debajoen temperatura que el medio a enfriar, ahora, la substancia queenfriara el refrigerante, debe estar por debajo en temperatura

que el Refrigerante.

• Debido al aumento de presion por parte del compresor, elrefrigerante ahora tiene una Presion que le corresponde unatemperatura de Saturacion. Y esta temperatura debe ser masalta que la del medio enfriante. Al mismo tiempo, el trabajo

hecho por el compresor sobre el gas, le imparte una energiaque le aumenta en calor o temperatura. Luego el gas que saledel compresor sale por encima de presion y por encima detemperatura al medio que lo va a enfriar.



Condensador • Entonces, el compresor llevara el gas

hasta una presion por encima a lacorrespondiente en temperatura delmedio enfriante o condensante.

• En el caso de Agua o Aire ocombinados, esta temperatura desaturacion esta determinada porcondiciones de Zona Geografica yBulbo Humedo y Seco.

• Aca es donde el nace el terminoTEMPERATURA DE CONDENSACION yen la mayoria de los casos, para

diseno, se usa Temperatura de 95 °F o35 °C que corresponde al dia mascaliente del año en la zona. Esto escon fines que el condensador esteseleccionado y dimensionado paraesos eventos.

• Invierno, en forma contraria, puede

usar una TEMPERATURA DECONDENSACION BAJA.



Expansion • Expansion no es mas que el sistema tanto de

medicion como de control de ALIMENTACION DEREFRIGERANTE y practicamente esta formado poraccesorios como valvulas, VALVULAS DEEXPANSION (MANUALES, ELECTRICAS,MOTORIZADAS) controladores de nivel (FLOTAS,PROBETAS, SENSORES), VALVULASREGULADORAS: de presion, de flujo, capilares,etc…… en la tuberia y sistema.

• Debemos recordar que a una TEMPERATURA DESATURACION le corresponde una Presion deSaturacion.

• Expansion debe lograr que el refrigerante seencuentre en TEMPERATURA Y PRESION DESATURACION y que normalmente debe estar pordebajo de lo que se quiere enfriar.



Expansion

• El proceso de expansio sucede al restringir el pasodel fluido a traves de un orificio, cambiandolo enpresion. De alta ( condensacion) a baja (evaporacion).

• El proceso de expansion no tiene cambio deEntalpia, pero si de entropia. Es Adiabatico. Laentalpia del punto A es la misma del punto B.

• El cambio de entropia durante el proceso A-B ocurrecomo resultado de permitir que el fluido se expandade alta presion a baja presion sin la eficiencia deproducir trabajo.



Efec to Neto Refr igerante

• La cantidad de calor que cada unidad de masa derefrigerante absorbe es conocida como el EFECTONETO REFRIGERANTE.

• Cuando 1Lb de Hielo se derrite, absorbera unacantidad de calor a su CALOR LATENTE DE FUSIONo 144 Btu, luego el efecto Refrigerante es 144 Btu.

• En el caso de los Refrigerantes, el liquidosuministrado al evaporador debe ir a una presionque le corresponda en Temperatura para el proceso.



FLASH GAS O BURBUJA

• El liquido saldra del Condensador al Recipiente deAlmacenamiento a la Temperatura de Saturacion. En muchoscasos puede estar a 95°F.

• A esta temperatura le correspondera una presion alta. Elrefrigerante se llevara a esta presion a una mas baja para lograr

la temperatura deseada. (Proces de Expansion).

• Esto es solo posible a traves de elementos como orificios ovalvulas de expansion.

• En el proceso, parte del mismo refrigerante cedera moleculas orefrigerante para ayudar al proceso, lograr bajar temperatura.Estas moleculas se convertiran de liquido a gas y se conoceeste fenomeno como FLASH GAS y es una deficiencia delEfecto Neto Refrigerante.



EFECTO NETO REFRIGERANTE

• Luego, en la curva, sepodra observar queuna parte seconvierte en gas y no

ayuda a laevaporacion, y otrase convierte enliquido de baja

presion y temperaturay sera el liquido quehara el trabajo. Estazona de la curva es la

parte NETA.



DIAGRAMA DE MOLLIER



Liquido Subenfriado

Vapor Sobrecalentado

Liquido y Vapor Saturado

Liquido hacia vapor

Vapor hacia Liquido

120 F 120

Lines de Temperatura / Constante



-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

80

100

20

40

60

-40

-20

0

-80

-60

-100

- 8 0

F

-4 0

0

4 0

8 0

1 2 0

1 6 0

2 0 0

2 4 0

2 8 0

3 2 0

3 6 0

300 300

Lines de Presion / Constante



200

100

80

60

50

40

30

20

10

8

6

5

4

3

2

1.0

200

100

80

60

50

40

30

20

10

8

6

5

4

3

2

1.0

A B S O L U T E

P R E S S

U R E

( l b s / s q i n )

-75 0 100 200 300 400 500 550 560 580 620600 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820

SCALE CHANGE ENTHALPY (BTU/lb Above Saturated Liquid at –40 F)Lineas de Entalpia Constante



-75 0 100 200 300 400 500 550 560 580 620600 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820

SCALE CHANGE ENTHALPY (BTU/lb Above Saturated Liquid at –40 F)

Lines de Volumen Constantes



Lineas de Entropia Constante



CONDENSACION

E X P A N S I O N

EVAPORACIONFLASH GAS H.P.

GAS

SOBRECALENTADO

PUNTO CRITICO

LIQUIDOSUBENFRIADO



Calculo de un Compreso r

• Vamos a suponer que ya nos

suministran la Carga del Sistema:

Un sistema de Amoniaco para una

capacidad de 18 Tons de Refrigeracion ya una temperatura de evaporacion de 0°F

y con una condensacion de 100°F.

Determinar:

Puntos de Entalpia

Volumen de Gas

CFM del sistema




• Usando un diagrama y tablas de propiedades paraAmoniaco, encontramos que:

• A 100°F Amoniaco tiene una entalpia de liquido o hl =

155.2 Btu/Lb (Punto A = Punto B)

• A 0°, tiene una entalpia de Gas, hg = 611.8 Btu /Lb(Punto C).

• Evaporacion es entonces qe = (C-B) o (hg – hl ) =611.8 – 155.2 = 456.6 Btu / Lb




• Sabemos que el sistema es de 18 T.R

• Sabemos que 1 T.R. es equivalente a 12000

Btu/hr o 200 Btu/min• 18 * 200 = 3600 Btu / Lb-min

• Tomamos vaporizacion y lo dividimos por lacapacidad del sistema

• 3600 / 456.6 = 7.88 Lb / min




• Conociendo que el sistema requiere 7.88 Lb / min yvolviendo a usar las tablas, encontramos queAmoniaco a 0°F tiene un Volumen de Gas = 9.116 Ft3 / Lb.

• Luego, podemos hallar los CFM o desplazamientoVolumetrico como 7.88 * 9.116 = 71.87 Ft 3 / min oCFM.

• El sistema necesitaria tener un compresor que tengaun Desplazamiento Volumetrico de 71.87 CFM.




• Tambien podemos ver que:

• (200 Btu/min) / (456.6 But/Lb) = 0.44

Lb/min de refrigerante recirculado para

generar 1 T.R.

• 0.44 Lb/min x 9.116 ft3 /lb = 3.99 CFM

5.14 CFM recirculado por 1 Tonelada de

Refrigeracion




• Si vemos el Volumen y Densidad de Amoniaco a 100 °F enestado liquido (l)

• Volumen = 0.02747 Ft3 / Lb

• Densidad = 36.40 Lb/ Ft3

• 7.88 Lb/min * 60 min = 472.8 Lb/hr. de Refrigerante para la cargade 18 T.R.

• 472.8 Lb/hr * 0.02747 Ft3/Lb = 12.99 Ft3 /hr de refrigerante parala carga de 18 T.R.

• Asumiendo 1 Hr. podemos asumir una carga de 472.8 Lb deAmoniaco para el Sistema, Y, un recipiente que al 70% de sucapacidad almacene 12.99 Ft3 de Amoniaco.



Calcu lo de un Compreso r Parte II

• Determinar la temperatura actual dedescarga

– Usando la Entropia: Sg

• Entropia es la relacion o rata de calor agregadoa una substancia a la temperatura absoluta a lacual es agregado. La entropía (simbolizadacomo S ) es la magnitud física que mide la partede la energía que no puede utilizarse para

producir trabajo .• Luego, la Sg para 0°F es 1.3352 Btu- Lb

( °R)

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica




• Usando nuestro diagrama,

Intersectamos la linea de entropia

(valor de 1.33 ) hasta la linea de

condensacion 100°F. El punto deinterseccion nos da una nueva Entalpia

equivalente a 736 But/Lb segun las

lineas de• entropia

100°F

736




• Luego nuestro nuevo punto D tiene

como propiedades:

Presion = (100°F) 197.2 psig

Temperatura = 260 °F aprox

Entalpia (h) = 736 btu / min aprox

Volumen = 1.7 ft

3

/ LbEntropia = 1.33 ( igual que el punto C)




• Teniendo una vez el valor nuevo de Entalpia y conociendo laEficiencia Adiabatica del Fabricante del Compresor ( promedio70% a 80% max.) podemos hallar el valor real de entalpia dedescarga como:

• ( 736 – 611.8 ) / 0.70 + 611.5 = 789.23 But/Lb

• 789.2 Es la entalpia de temperatura de Descaga del Compresor

• Buscando esta entalpia sobre el diagrama y sobre la linea decondensacion, podemos hallar en que zona o temperatura estaesta nueva entalpia y esa es la temperatura real de descargadel compresor, en este caso esta en la zona de 340 Deg F.

789.23100°F

736 320°F 360 °F

ENERGIA MECANICA EQUIVALENTE




• Trabajo Mecanico es realizado cuando una

fuerza actua moviendo un objeto ciertadistancia.

• Asumiendo que la accion de la fuerza es

paralela a la direccion de movimiento, la

cantidad de trabajo es igual a: w = (F)(s)

F= Fuerza en Libras o en Newtons ( Kg por

aceleracion o gravedad).

S= distancia en pies (ft) o metrosLuego w = Ft-Lb o N-m (Joules)



EQUIVALENTE ENERGIA MECANICA

• Potencia es la proporcion o rata de tiempo para

hacer un trabajo. En el sistema I.P. su unidad es H.P.o Caballos y en el sistema Metrico es kW.

P = w/(33,000)(t) min o P= w/(550)(t) segundos = H.P.

P = w/t = (Joules)(seg) = kW

Luego, es necesario expresar el trabajo oenergia mecanica en Unidades de Energia de

Calor . Experimentos han establecido que 778 ft-Lbde trabajo o energia mecanica equivalente son iguala 1 Btu de energia termica.





• La energia

equivalente deltrabajo hechodurante el ciclo decompresion serefiere como al Calor

de Compresion y sedefine como ladiferencias deentalpias de lospuntos D – C”

• qw = hd – hc

TRABAJO MECANICO



TRABAJO MECANICO • El trabajo mecanico hecho por el piston sobre el

vapor o gas durante compresion, puede serestimado del calor de compresion. Si w es el trabajohecho en Ft-Lb por Libra de refrigerante recirculadoen el sistema, y J como la energia mecanicaequivalente (788 ft-lb/Btu), entonces:

• w = (qw)(J) = J(hd – hc).

• Si miramos nuestro nuestro ejemplo, tenemos que:en el ciclo isoentropico y negando perdidas yfriccion h d = 736 Btu / Lb & Succion a (0°F) hc =

611.8 Btu / Lb

W = (778 )( 736 – 611.8 ) = (778)(124.2) = 96,627.6 ft-lb / lb

POTENCIA TEORICA



POTENCIA TEORICA• La Potencia como vimos es el trabajo hecho en una

rata o razon de tiempo.

• Para nuestro ejemplo anterior sabemos que tenemosun trabajo de 96,627.6 ft-lb/lb

• Y ya sabemos que 1 T.R. = 12000 Btu / hr = 200 Btu /min

• El flujo masico de refrigerante circulado paragenerar 1 T.R seria igual a

m = (200) / (456.6) = 0.44 Lb/min ton

• Luego el trabajo para 1 T.R seria igual a

w= 96,627.6 x 0.44 = 42,516.1 ft-lb / min ton

POTENCIA TEORICA



POTENCIA TEORICA• La potencia teorica, negando todo tipo de perdidas,

seria igual entonces a

• Teori P / ton = (w) / (33,000) = (J)(m)(qw) / (33,000)

• P = (42.516.1) / ( 33,000) = 1.28 H.P. / Ton

o (788)(0.44)(124.2) / (33,000) = 1.28

• Para nuestro sistema de 18 T.R seria entonces unapotencia teorica de 18 * 1.28 = 23.4 H.P.

• La verdadera potencia seria usualmente de 30% a50% por encima de la potencia teorica dependiendode la eficiencia del compresor.

POTENCIA EN TORNILLOS



POTENCIA EN TORNILLOS

La potenciaconsumida del

compresor es el

resultado de absorber

el cambio de entalpia

del gas y del aceite

Power = mGAS CpGAS

dTGAS + mOIL CpOIL dTOIL



COP o Coeficiente de Eficienc ia

• El coeficiente de Eficiencia de un sistema derefrigeracion o compresor es la eficiencia del ciclo yesta dada como

• C.O.P. = (Calor abosrobido de espacio refrigerado) / (

CalorEnergia equivalente de la energia suministradaal compresor)

• C.O.P. = ( Efecto neto refrigerante ) / ( Calor decompresion )

• C.O.P. = qe / q w = (hc – ha) / ( hd – h c) = ( 456.6 ) / (124.2 ) = 3.67

EFICIENCIA SISTEMA



EFICIENCIA SISTEMA• Nuestro sistema era para 18 T.R. y requiere una

Potencia de 33 H.P.

23.4 H.P. / 18 T.R = 1.28 H.P. por T.R.

En sistema metrico

18 T.R * 3.517 = 63.31 kW23.4 H.P. * 0.745 = 17.43 kW

(63.31) / (17.43) = 3.63

Es decir que se producen 3.63 kW de Refrigeracion porcada 1 Kw de Potencia

SOBRECALENTAMIENTO O SUPERHEAT




• En un sistema simple e ideal, el gas alcanza la

succion del compresor en condiciones desaturacion, pero en la practica, el refrigerante en elevaporador se convierte todo en gas y luego sigueadquiriendo temperatura en el evaporador, tuberia ytrayectos. Esto se denomina Sobrecalentamiento.

• Si miramos nuestro ejemplo de una Temperatura deSatuacion de 0°F y adquiere 20 grados mas decalentamiento, podemos decir que existe un

superheat o sobre calentamiento.




• Las nuevas condiciones para ese gas seran:• Presion (0°F) 15.7 psig

• Temperatura: 20 °F

• Usando diagrama o tablas de propiedades

• Entalpia h = 623 Btu / lb aprox• Volumen: v = 10 ft3 / Lb aprox

• Entropia: s = 1.36 Btu / lb °R aprox

• Siguendo la nueva linea de entropia y cruzandolacon 100°F de condensacion, encontramos nuestronuevo punto D’





• D’ nos dara los nuevos puntos de:

• Entalpia h = 750 Btu / Lb aprox

• Volumen v = 2.3 ft3 / lb aprox

• Temperatura = 275 °F aprox

• El trabajo de compresion o calor decompresion sera igual a:

Qw = hd’’ – hc’ = ( 750 – 623 ) =

127 btu / Lb




SOBRECALENTAMIENTO O SUPERHEAT • Sin sobrecalentamiento se obtuvo un calor de compresion de:

124.2 Btu / Lb

• Con sobrecalentamiento se tiene un calor de compresion de127 Btu / lb

• Sabemos que la cantidad requeridad a circular en el sistema esde 0.44 Lb / min por 1 T.R.

C.O.P. = (456.5) / (127) = 3.59 comparado con 3.63

• Luego la nueva potencia Teorica sera:

P = (788)(0.44)(127) / (33,000) = 1.33 h.p. / Ton

Comparado con 1.28 H.P. / Ton

Se aumento en 100 * (1.33-1.28)/(1.28) = 4 %




SOBRECALENTAMIENTO O SUPERHEAT • El volumen de gas en condiciones de saturacion era de:

9.116 ft3 / lb y en sobrecalentado podemos ver que es 10

ft3/lb aprox

• Para un desplazamiento de 0.44 x 9.116 = 4.01 ft3/min o CFMpor Tonelada, para 18 T.R. era igual a 72.2 CFM

• Para la nueva condicion sera 10*0.44 = 4.4 ft3 / min * 18 =79.2 CFM

• Si el compresor fue escogido para las condiciones desaturacion o 72 CFM, quedara subdimensionado para lasnuevas condiciones.

• Se aumento en el flujo en un:

100 * ((79.2-72) / (72)) = 10%

• O se disminuye la capacidad del compresor en un 10%.

C



Caida de Presion

• En vencer friccion, tanto interna como externa, el gasexperimenta una caida de presion a traves del evaporador,accesorios, valvulas, trayectos de tuberia, etc….

• Si asumimos que en nuestro ejemplo para Una Temperatura deSuccion de 0 °F exista una caida de presion de 2 psi, tenemos

unos nuevos puntos como:

• Temperatura: 0°F (30 psiA – 15.7 psig)

• Presion: 13.7 psig o 28 psiA

• Entalpia: h = 616 Btu / lb aprox

• Volumen v = 10 ft3 / lb aprox• Entropia = 1.35 Btu / lb-°R

Caida de Pres ion



Caida de Pres ion

• Y habria un nuevo punto D’ con

Entalpia = hd’ = 742 btu/Lb aproxVolumen = v = 1.66 ft3 / lb

Temperatura = 260 ° F aprox

• Luego nuestro nuevo qw = ( 742 – 616) = 126 Btu / Lb

• Nuestra nueva potencia seria:

• P = (788)(0.44)(126) / (33,000) = 1.30 H.P. / Ton

• Nuestro nuevo CFM seria (0.44) (10) = 4.4 Ft3/min ton * 18 = 79.2

• C.O.P. baja a (456.6)/(126) = 3.62 , Potencia sube 100*(1.30-1.28)/1.30)=1.5 %

• Y ya vimos que el compresor disminuye en capacidad 10%

Dimensionamiento Lineas o Tuberias:



• Linea de Succion (Page # 7): __________________

• Use ½ lb/100 ft Line Loss

• Linea de Descarga (Page # 8): ________________

• Use 2 lb/100 ft Line Loss

• Drenaje Condensador a Recipiente (Page # 8): ______

• Seguir Valores de Tabla – NUNCA SUBDIMENSIONAR

• Lineas de Liquido Sistema (Page # 8): ______________


• Lineas Ecualizacion Cond & recipiente (Page # 84): ______________


SEE VILTER REFRIGERATION PIPING DATA MANUAL



Line

Size

Temperatura de Saturacion Succ (°F) (Page # 7)

-20°F SaturatedSuction Temperature

(SST)

20°F Saturated SuctionTemperature (SST)

IPS(Inches)

Caida de Presion (psig/100 ft)

½ 1 2 ½ 1 2

2 15.9 TR 23.9 TR 32.5 TR 42.3 TR 60.2 TR 85.6 TR

2 ½ ” 25.3 TR 36.1 TR 52.0 TR 74.5 TR 106.5 TR 151 TR

3” 45.1 TR 64.6 TR 91.5 TR 153 TR 218 TR 305 TR




• Linea de Succion (Page # 7): 2 ½ “ para 18

T.R a@ -10°F




Line

Size

Discharge Lines (Page # 8)

Temperature 250°F

IPS

(Inches)

Pressure Drop (psig/100 ft)

½ 1 2

1” 5.68 TR 8.06 TR 11.6 TR

1 ¼ ” 14.7 TR 21.1 TR 30.4 TR

1 ½ ” 22.2 TR 31.5 TR 45.0 TR




• Linea de Succion (Page # 7): 2 ½ “ para 18

T.R a@ -10°F Use ½ lb/100 ft Line Loss

• Linea de Descarga (Page # 8): 1 ¼ “



Line

Size

Liquid lines (Page #8)

To Receiver (Condenser Drain)

IPS(Inches)

Velocity (100 fpm)

½ “ 13.6 TR

¾ ” 25.2 TR

1” 42.1 TR




• Linea de Succion (Page # 7): 2 ½ “


• Drenaje Cond. a Recipiente (Page # 8): ¾”



Line

Size

Liquid Lines (Page # 8)

To System (Liquid Supply)

IPS(Inches)

Pressure Drop (2 psig/100 ft)

3/8 ” 11.6 TR

½ ” 23.5 TR

¾ ” 53.2 TR

1” 102 TR




• Linea de Succion (Page # 7): 2 ½ “


• Drenaje Cond a Recipiente (Page # 8): ¾”• Seguir Valores de Tabla – NUNCA

SUBDIMENSIONAR

• Lineas de Liquido Sistema (Page # 8): ½”• Seguir Valores de Tabla – NUNCA

SUBDIMENSIONAR



Line

Size

Equalizing Lines (Page # 84)

Receiver to Condenser Equalizing LineSizes

IPS(Inches)

Vent Line Size (Nominal Pipe Size – Inches)

Max Tons (TR) – Refrigerant 717 (Ammonia)

½ ” 50 TR

¾ ” 100 TR

1” 170 TR




• Linea de Succion (Page # 7): 2 ½”


• Linea de Descarga (Page # 8): 1 ¼”

• Use 2 lb/100 ft Line Loss

• Drenaje Condensador a Recipiente (Page # 8): ¾ “• Seguir Valores de Tabla – NUNCA SUBDIMENSIONAR

• Lineas de Liquido Sistema (Page # 8): ½ “


• Lineas Ecualizacion Cond & recipiente (Page # 84): ½”


SEE VILTER REFRIGERATION PIPING DATA MANUAL



Gracias



Tecnologia del Compresor Reciprocante

VILTER MANUFACTURING

CORPORATION

PRESENTA



La Historia del Compresor Reciprocante Vilter



Compresor Horizontal de Doble Accion

Pr imer Compresor en

1882

Velocid ad b aja,109 RPM

max imo

Ci lindros Grandes co nuna carrera de 23” x 46”

Polea de Compresor de

20’

Ocupaban grandes

espacios



Compresor de Tipo Piston Doble - Horizontal

1882 Compresor Reciprocante Horizontal



• Tipo Doble Piston- Horizontal

• Impulsados por Maquinas de Vapor

Horizontal Compressor



Horizontal Compressor



Inicios de 1880’s Rangos 13” - 23” diametro,

23”- 46” carrera 65 - 109 RPM 275 - 900 Hp

Hasta 40 pies ( 13 mts ) Largo



3 - 19” diametro x 28”carrera con Motores

Sincronos Electricos



Compresion hasta 1250 psig – CO2 como refrigerante



Sistema Doble Etapa- Unidad Duplex




Compresor de Cilindro Gemelo Vertical

Desarrol lado en 1920 Veloc idad mediano

hasta 360 RPMmaximo

Grandes Ci l ind roscon un a carrerahasta 10 - 1/2” x 10 - 1/2”

Menos espacionecesi tado qu e elcom presor hor izonta l



Primeros Verticales 250 to 400 RPM



Primeros de Banda Plana - 10% Perdida de

Potencia tipicamente




Compresor

Multi-cilindro Vilter

440 VMC compresordesarro l lado en 1945

veloc idades más

altas

Cil ind ros con c arrera y

agujero de 4 -1/2” x 3-

1/2” y 4- 1/2”x 4- 1/2”

Menos espacio necesitado y

más efic iente que lo scompresores h or izonta les o

vert icales

Vilter 400 Series VMC Compresores



Hay 3 modelos actuales de la Serie 400 VMC

440 VMC serie, maximo 1200RPM 4-1/2” diametro and 3-1/2” carrera Diametro pequeño para crank pin (2.874”) Placas para valvulas de descarga

450XL VMC serie, maximo 1200RPM 4-1/2” diametro and 4-1/2” carrera Diametro grande para crank pin (3.124”) Tipo Anillo placas para valvulas de descarga

460 VMC serie, 50hz acoplamiento directo para aplicacionesde exportacion, maximo 1500RPM 4-1/2” diametro and 3-1/2” carrera Diametro pequeño crank pin (2.874”) Tipo Anillo, placas para valvulas de descarga



CAMISAS DE CILINDROS

CAMISAS DE CILINDROS



Camisas de450/450XL linersson 1” mas grandequ e en lo s 440/460

Las camisas en los440/460 ut il izan 4

pin es de elevacionpara losdescargadores

Camisas de los450/450XL Util izan 8pin es de levante

450 & 450XL 440 & 460

Patron Bruñido



Las func iones del Bruñidoson : Ayudar al asentamiento

de los ani l los

A trapar pelicu la de aceiteen la cam isa

30 ° to 60 ° Angu lo deBruñido

Si un pisto n y una bielason remov idos delcom presor, la camisa debeser reb ruñida y se debeusar nuevos

Piedras de raspado m ediodeben ser usados p ara el

30 ° to 60 °



Pistones Y Anillos de

Compresion y de Aceite

Anillos del Piston



Ani l lo de Comp resion: Sel la du rante la com presion

Se instalan con el bizel o palabra “Top” hacia lacabeza del

An i l lo de Acei te Raspa el aceite en la

carrera hacia abajo

Permite pasar aceite por elani l lo en la carrera haciaarr iba

Se Instalan con la marca o palabara hacia “TOP” arribade la cabeza del pisto n

Piston



Canal para An i l los de

compres ion

Canal para

Ani l lo de

aceite

Piston de alumin io / Cam groundaluminum pis ton

La zona de ani l los son d e menordiametro que la sup erf ic ie

3 Ani l los de compresion

1 An i l lo de Aceite

La hendid ura en el ani l lo deaceite perm ite el paso de aceite

Los p isto nes para 440, 450 &460 tiene ajuste de empu je a

mano c on el Pin de Piston obiela

Los pis tones para 450XL tienenajus te de apretado con el pin delp iston

Pin de Piston



Plato de Valvulas y Valvulas

Plato de Valvulas de Descarga



Existen 2 tipos de valvulas de Descarga: Tipo Diafragama (Izquierda) (440 & 450XL Boosters o

compresores apl icacion de Baja).

Tipo Ani llo (Derecha) (450, 450XL & 460) Estandard ocom presores de apl icacion de Al ta

Plato de Valvulas de Succion



Existen dos versions para el Plato d e Succion, de Alta Presion y d e Baja Presion 450XL

Alta Presion d e Succio n igual o po r encima de 45 psig para Am poniaco y enFreones > 25 psig (High Lif t)Baja Presion para Amoniaco p or debajo de 45 psig y en Freones por debajo de

25 psig(Low Li f t ) 440

Alta presion por encima de 45 psig (High L i f t ) Baja Presion por debajo de 45 psig (Low Li f t )

Alta Pres ion Baja Pres ion

Valvulas del plato de Succion y Descarga



La valvula de succ ion es de tipo ani l lo para toda la

serie 400 VMC La valvula de descarga es de tipo d iafragma paralos Boos ters 440 and 450XL Boos ter VMC

La valvu la de descarga es d e tipo ani l lo para el platode descarga de los 450, 450XL and 460 VMC

Valvu la de Succion

Valvu la de Descarga

450, 450XL& 460

440 & 450XL B ooster



BIELAS Y RODAMIENTOS

DE BIELA

BIELAS



Todas las bielas son

Forjadas Marcadas con gu ia y

chavetero para evitardesl izam iento orotacion del

Agujero taladrado de

aceite para sup l irlubr icac ion

B ielas p ara los 450XL Major diametro p ara

la s eccion c ig ueñal

Canal detras delrodamiento

Canal de sum inis t ro

de aceite

Agujero Taladrado para aceite

RODAMIENTOS DE BIELA



Actual

450, 440 & 460

Primeros 440 450XL

Inferior Super ior

Los pr im ero 440 tenian canalcompleta

Diseño ac tu al en los 440, 450, and460 no tiene canal

El rodamiento super ior esta hechopara

Aum entar superf ic ie de rodamientoen el punto maximo muer to super ior

Dar empu je de aceite al pin

El rodamiento infer ior es unrodamiento s imple s in bols i l los operforaciones

Estos deben ser instalado s en susorden exacto, de lo con trar io habrafal lo de lubr icacion y giro de piezas

Pin y Buje de Biela



Todo los p ines y b ielasson al imentados deaceite por el or i f ic iotaladrado en la biela

El aceite lub rica el Pin a

traves de una seria decanales y derivacion esinternas

Los Bujes son de acero

con Bron ze

Canal de Aceite

Ag ujero de aceite



Sistema de Descargadores

del Compresor



Descargadores con sistema por Aceite



Puerto comu n al pis ton para descargar

Puerto no rmalmente cerrado al carter

Puerto normalmente abier to de la fuente de presion sea

Aceite o Gas ( Gas esta descon t inuado ) Válvu la de 3 vias de So lenoide

Gas Descargadores con sistema por Gas



Lin ea Venteado al

Camara de Succio n

Pis ton de

Descarga

Valvula Solenoide d e 2 - Vias Normalmente cerrado

Mecanismo Descargador



Leva

Pivote

Brazo

Resortes

Pistones de Descargadores



Circuito de Aceite

400 Series Cut-Away - Oil Flow



Bomba de Aceite



La bomba de

desplazamientopos it iv o es ta d iseñadapara rotar en cualquiersent ido

Si se camb ia de sent idode giro, la bombacambia internamentede sent ido peroconseva la entrada ysal ida en pos ic ionesfi jas

Salida

Entrada

Salida

Entrada

Reguladora de presion de aceite



Presion de aceite debe ser puesto d e 40 a 45 psi Netas La Presión del aceite neta es la Presión del Calibrado r de la

Succ ión restand o la Presión de Indic ador del aceite

El Ajuste del Regulador de la Presión del aceite está en laentrada (drive end) de acop le o eje.

Separador de Aceite



Estandard

– Termistores o malla de

acero

Super Separator – Elemento Coalescente

©Vilter Manufacturing Corporation 2003

Estandard



Separador de Aceite



Estandard

– Termistores o malla de

acero

Super Separator – Elemento Coalescente

Super Separator

Oil Separator



Terminología de Operacion del compresor



Compresión Gas de re - expansión

Ef ic ienc ia vo lumétrica

Propo rción de compresión

Sobre calentamiento de Succ ion

Arrastre de Liquido Reducción de capacidad

400 Serie Seccionado - Flujo de Gas



Ciclo de compresión



SUCCION

% de Volumen de Cilindro

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

P R E S I O N

0

50

100

150

200 B

A

A – Valvula de Succion Cierre

B – Valvula de Descarga Abre

DESCARGACC – Valvula de Descarga Cierre

D

D – Valvula de Succion Abre

Ciclo de Compresion



Piston A Punto

Muerto Super ior

Valvu la de Succion

cerrada

Valvula deDescarga abierta

El gas es forzado

fuera del ci l ind ro

Ciclo de Compresion

Al caer la presion de gas de



Al caer la presion de gas de

salida, el resorte d el plato de

valvulas d e Descarga cierrael plato o salida.

El piston baja, a medio

camino en el ci lindro y

com ienza a genera una vacio

o presion inter ior baja.

El gas en el c il in dr o es tá po rdebajo d e la presión de

succ ión del comp resor

Valvula de Suc cion se abre, el

gas de succion es de mayor

presion que la interna en el

c i l indro. El gas de succión entra fi l trado

en el c i l indro y l lena el c i l indro

hasta que las presiones son

iguales.

Ciclo de Compresion



Piston en Punto Muerto Infer ior

El gas de su cción para de

entrar al ci l indro en elmom ento q ue las pres ions

de c i lindro y succ ion son

iguales

Valvula de succio n se cierra

ahora por los resortes del plato

de valvulas de succion . Valvula de Descarga esta

cerrada

Gas en el ci l indro q ue esta a

presion de succion, em pezará a

com primirse cuando el pis ton

com ienza a subir

Ciclo de Compresion

El pis ton sub e a medio



p

camino en el c i lindro

Valvula de succio ncerrada

Valvula de desc arga se

abre en el momento que

el gas del ci l indro

adquiere mayo presion

para vencer la fuerza delresorte y la presion

afuera del ci l indro .

El gas en el ci l indro es

l igeramente m as al to en

presión q ue la presion

afuera en la descarga delcompresor

Ciclo de Compresion



Piston en Punto

Muerto Superior

El Ciclo esta

completo El Ciclo reinic ia

nuevamente

Eficiencia volumétrica

250

A

–

Valvula de Succion cerrada

B

–

Valvula de descarga abierta

Proporción de compresión= 150/50 = 3



% de Volume del Cilindro

P r e s i o n

P S I A

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

50

100

150

200

B

AD

C

250 B Valvula de descarga abierta

C – Valvula de descarga cerrada

D – Valvula de succion abiertaX - Re-expansion

81%X

Proporción de compresión= 150/50 = 3

Eficiencia Volumetrica = 81%


BC250

A

-


B

-





P R E S I O N

P S I A

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

50

100

150

200

AD


C - Valvula de descarga cerrada

D - Valvula de succion abiertaX - Re-expansion

73%X

Proporción de compresión = 225/50 = 4.5



250

A

-


B

-


Proporción de compresión

= 150/25 = 6




P R E S I O N

P S I A

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

50

100

150

200

B

AD

C


C - Valvula de descarga cerrada

D - Valvula de succion abiertaX - Re-expansion

65%X

Proporción de compresión = 150/25 = 6


Compresore Reciprocante



igestion de Liquido



Digest ion d e Liquido el

hecho de CUALQUIER liquid o qu e esta en la

sistema de refr igeracion

La cabeza de segu r idades de resorte parapreven ir daño

Camb ios entemperaturas muygrandes caus a fracturasde estres

Digest ion cont inua causadesg aste en la area de

rodamientos debido acargas altas

Digestion de Liquido

250

A

-

Valvula de Succion cerrado

B

-

Valvula de descarga abierto




P R E S I O N

P S I A

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

50

100

150

200

B

AD

C

B Valvula de descarga abierto

C - Valvula de descarga cerrado

D - Valvula de succion abiertoX - Re-expansion

X

Válvu la in terna de A liv io de Pres ión



Suct ion Chamber

Discharge Chamber

Prev iene el daño

catastróf ico

debid o a la alta

descarga del

compresor Una vez que el

al ivio abre, debe

ser reemp lazado

Comparacion de Compresores

RECIPROCANTE TORNILLO MONO CENTRIFUGO



DOBLE TORNILLO

CABEZA OPRESION DE

DESCARGA

Variable Variable Variable Fija

Volumen Fija Fija Fija Variable

Capacidad

Volumetrica

Baja Intermedia Intermedia Alta

Desplazamient

o Volumetrico

Hasta 800 CFM

1359.23 m3/hr

70 -5500

CFM

120 –

10,000m3/hr

70- 3000 CFM

120 - 5097

m3/hr

400 – 25,000

CFM

700 – 42,000

m3/hr

Potencia

Impulsador

Hasta 350 H.P.

250 kW

50-2000 H.P.

40-1,500 kW

50-2000 H.P.

40-1,500 kW

300- 15,000 H.P.

200- 11,000 Kw.

Action o Tipo Reciprocante Rotatorio Rotatorio Rotatorio

Control Por Etapas Variable Variable Variable

Compresores Reciprocantes



• Los compresores reciprocantes fueron los primeros compresoresen ser usados en la Industria.

• Existieron compresores con arreglos y formas variadas. Hoy dia,los mas comunes son el arreglo en V o W.

• Los reciprocantes pueden usar cualquier tipo de refrigerante ogas. Todo depende del tipo de aplicacion, solubilidad delrefrigerante con el aceite, eleccion del cliente, y capacidad.

• La mayoria son de tipo impulsado por motores electricos peropueden usar cualquier tipo de impulsador como motores decombustion, hidraulicos y turbina. Algunos son de arreglo de

Acople por bandas y otros por acople directo.




• Tambien pueden variar el numero de cilindros yvelocidades.

• Dependiendo del tamaño y relacion de compresion, lapotencia al freno B.H.P. puede ir desde 1 H.P. hasta 350H.P. Y son capaces de manejar capacidades hasta 800CFM.

• Debido a las altas temperaturas de descarga de estamaquinas( 275°F para Halocarbones o Freones y 360°Fpara Amoniaco), los cilindros deben ser refrigerados ya sea

con agua o con el mismo refrigerante.

• Normalmente los Halocarbones o Freones no requiren deenfriamiento a menos que excedan las ratas decompresion.




• La relacion de compresion puede ser de 8:1 para Amoniaco y de 12:1 para Freones o Halocarbones

• La relacion de compresion se define como la Presion

de Descarga en Presion Absoluta sobre la Presion deSuccion en Presion Absoluta. (Pd / Ps)

• Y el volumen neto depende de la Relacion deCompresion. Una rata de 4:1 para Amoniaco da unaeficiencia Volumetrica de 75% mientras que una ratade 8:1. da una eficiencia volumetrica de 58%.

Serie 320 323 324 325 326 327 328 Solo paraFreones

Cilindros 3 4 5 6 7 8



CFM 91 121 151 182 212 242 1800 RPM

Series 350 ES 353 354 355 356 357 358 Solo paraFreones

CFM 121 161 201 242 282 322 1800 RPM

Serie 440 442 444 446 448 4412 4416 Paracualquier

Gas

Cilindros 2 4 6 8 12 16

CFM 78 155 232 309 464 619 1200 RPM

Serie 450XL 452 454 456 458 4512 4516 Para

cualquier

Gas

CFM 99.4 199 298 398 597 796 1200 RPM

COMPRESORES RECIPROCATESDIFERENCIA BASICAS

TORNILLOS Y RECIPROCANTES



• Compresion hasta cierta razon o

relacion (hasta 23:1)• Mayor flujo de aceite para

lubricacion, sello y enfriamiento

• Enfriamiento del gas durantecompresion

• Mayor rango de capacidades

• Bajo Desempeño en CargasParciales

• Bajo COP para compresores detipo “Mini Screws” o pequenos.

• Compresion hasta ciertas

relaciones ( 8:1 Amoniaco y

12:1 Freones)

• Bajo flujo de aceite y en

especial solo para lubricacion

• Limitado enfriamiento del gas

durante compresion• Menor rango de capacidades

• Excelente desempeño a

cargas parciales

• Mejor COP

COMPRESORES RECIPROCANTES

COMPRESORES RECIPROCANTES VERSUS



CAPACIDAD

CONSUMO DE

POTENCIA

TORNILLO A ALTASRELACIONES O

CARGA

TORNILLO A BAJAS

RELACIONES O

CARGA

RECIP

100%

100%

50%

~80%

~65%~60%

50%

Caracteristicas a Carga Parcial

COMPRESORES TORNILLOS



Consumo especifico: kW / kW ( -40ºC -40°F / +35 ºC +95 °F )

COMPRESORE RECIPROCANTESCOMPARACION - DIFERENTES PLANTAS



•Consumos de

potencia especificosse doblan al 50%

para carga parcial en

una etapa.

•Para sistema doble

etapa, los tornillos y

los reciprocantes se

aumentan el

consumo solo 30% a

20% aprox para

cargas al 50%

Two stage

- screw s Tw o stage

- recips Screw

w ith

ecomizer

Single

stage

screw

100%

75%

50%

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

kW

/kW

Plant type

Capacity

(partload)

Specific power consumption

CAPACIDAD SISTEMAS DOBLE

ETAPA - TORNILLO

DOBLE ETAPA -

RECIPROCANTES

TORNILLO CON

ECONOMIZADOR

TORNILLO –

SISTEMA UNAETAPA

100% 0.584 0.595 0.656 0.746

75% 0.647 0.622 0.791 0.905

50% 0.769 0.742 1.076 1.227

TIPICO MODELO

NOMENCLATURA



REFRIGERANT

A = Ammonia (R-717) M = R-22

A 11 K 456XL-42 B R

COMPRESSOR SPEED DESIGNATOR

11 = 1130 RPM or 1150 RPM *

06 = 1060 RPM

10 = 1000 RPM

12 = 1200 RPM

96 = 960 RPM * (50Hz)

95 = 950 RPM

93 = 930 RPM

88 = 880 RPM

87 = 870 RPM *

83 = 830 RPM

78 = 780 RPM

* FOR DIRECT CONNECTED UNITS

73 = 730 RPM

UNIT T YPE

K = COMPRESSOR UNIT

CAPACITY REDUCTION OPTION

DRIVE

NO LETTER = BARE COMPRESSOR

F = LEVEL 2 WITH FLYWHEEL

C = LEVEL 2 WITH COUPLING

B = LEVEL 3 V-BELT DRIVE

D = LEVEL 3 DIRECT CONNECTED

COMPRESSOR SERIES

NUMBER OF CYLINDERS

NIVELES DE COMPRESORES



Uso de VFD o VSD – Variador de Frecuencia en

compresores Reciprocantes



• Razones para usar un VFD – Control de Capacidad:

– Un compresor reciprocante trabaja en pasos fijos oetapas dependiendo de su banco o cabezas depistones

– Un compresor tipico de 8 pistones puede operar con

capacidad o pasos de 25%, 50%, 75% y 100% descargado.Si consideraramos una aplicacion de un Chiller donde por cuestiones de proceso la capacidad deberia estar en unavalor de 60%, el compresor estaria ciclando entre 50% y75%. Estos ciclos consumirian mas energia que si elcompresor pudiera estar al 60%. Con un VFD, seestableceria el compresor al 75% y se reduciria velocidad

Uso de VFD en compresores

reciprocantes



• Los procentajes determinan lavelocidad minima antes deluso de bomba externa deLubricacion:

• Ejemplo Un 12 cilindros a1200 rpm x 0.6 = 720 rpm

• Mas abajo de esta velocidad

se requiere del uso de unabomba de lubricacion externay se puede hasta velocidadesminimas de 20%.

Numero de

Cilindros

%

2 40%

4 40%

6 50%

8 50%

12 60%

16 60%

Uso de VFD en compresores

Reciprocantes



• Razones para usar un VFD:• Ciclaje del compresor: En un proceso de un cilaje continuo

del compresor, como lo puede ser Fines de Semana en un

Almacen de Frio donde las cargas seran minimas y el

compresor tenderia a estar sobredimensionado.

• Corriente en el Arraque del Motor: Para suavizar los picoso evitar las altas corrientes de arranque

• Beneficios adicionales: Un compresor a velocidades

minimas emite menos ruido. Tambien a velocides mas

bajas, mas larga vida util de los componentes

USO DE VFD en compresores

reciprocantes



• Razones para NO usar un VFD:• Fluctuaciones de la carga: Un compresor sin

VFD usara las solenoides de los descargadores

para llevarlo a su punto ideal. Este proceso es

instantaneo en la energizacion o desenergizacionde las solenoides. Con un VFD podria tomar mas

de 8 segundos en estabilizarlo y podria comenzar

a perseguir la carga en forma falsa.



Gracias




COMPRESOR MONOTORNILLO

CORPORATION

© Vil ter Manufactur ing Cor porat ion 2005

Compresion Ef ic ien te



• Una de las diferenciasentre un compresorreciprocante y un tornillo,es que el reciprocanteusa Valvulas de Succiony Valvulas de Descarga

para cada Cilindro

• Dentro del reciprocante,estas valvulas operancomo Valvulas de Tipo

Cheque o Retencion enun Solo Sentido


Compresion Eficiente



• La valvula de Succion permite fluir gas dentro del Cilindro en la

carrera hacia hacia abajo del piston , mientra que la valvula dedescarga permite fluir el gas hacia afuera del cilindro en lacarrera hacia arriba del piston

• Las valvulas son abiertas por la presion del gas que tienen unacaida de presion a traves de la valvulas.

• La presion del Gas debe sobrepasar o vencer la fuerza delresorte, fuerza que debe ser suficiente para vencer la superficiede area de la valvula y perdidas.

• El ciclo es ALTERNATIVO y no continuo, se denominareciprocante




• En su caso contrario, los tornillos NO TIENE VALVULAS, tiene

PUERTOS

• En un Doble Tornillo la Helice o Flauta es el volumen atrapadoentre las canales de ambos rotores o tornillos

• En Mono Tornillo esta Helice es el volumen atrapado entre elRotor y el Diente de la Estrella

• Compresion occurre por el engrane de los rotores o estrella-rotor y las estrechas tolerencias de la carcasa. En la medidaque los rotores giran en forma opuesta, el gas es aspirado por

el Puerto y va llenando la Flauta o Helice. En la medida que elrotor o rotores giran, el gas se siente atrapado entre la carcasay el rotor o rotores y es desplazado en forma axial y radialhasta el otro extremo de los rotores

Compression



Compresion EficienteDurante Succion la



• Durante Succion, la

helice esta abierta oexpuesta al gas queentra y la llena degas.

• Cuando el maximo

volumen de helice hasido llenado, el rotoro rotores siguengirando hasta pasarel puerto de succiony dejarlo atras y

ahora el volumenatrapado comenzaraa ser reducido en lahelice hasta el finalde ella

Abierto a

Succion

Llenado

Maximollenado de

Gas en

Succion




• La helice o flauta es el

volumen atrapado entre lasdos canales o Canal yDiente contra el cuerpo ocarcasa del compresor.

• Durante Succion, la heliceesta abierta o expuesta al

gas que entra y la llena degas. Cuando el maximovolumen de helice ha sidollenado, el rotor o rotoressiguen girando hasta pasarel puerto de succion ydejarlo atras y ahora el

volumen atrapadocomenzara a ser reducidoen la helice hasta el final deella

Llenado

MaximoComienzo de

compresion

Compresion

Descargacompleta

MONO TORNILLO



© © Vil ter Manufacturing Corporat ion 2002 Vil ter Manufacturing Corporat ion 2002 © © Vilter Manufacturing Corporat ion 2002 Vilter Manufacturing Corporat ion 2002 © © Vilter Manufacturing Corporat ion 2002 Vilter Manufacturing Corporat ion 2002

Llenado Maximo LlenadoLlenado Maximo

Comienzo de

compresion

© © Vi l ter Manufacturing Corporation 2002 Vi l ter Manufacturing Corporation 2002

Descargacompleta

COMPRESION EFICIENTE• Por el tamaño y posicion del PUERTO DE DESCARGA, se determina el

Volumen de Salida del Gas.



Volumen de Salida del Gas.

• Esta Volumen esta relacionado como la Relacion de Volumen deCompresion y se denomina como el maximo Volumen interno delrotor en Succion dividido por el Volumen justo a la salida de la helicedel rotor descargado hacia el puerto de Salida.

• La Relacion de Volumen esta relacionado a la Relacion deCompresion o Presion y por la expresion:

• ( P2 / P1 ) = ( V1 / V2 )k

• DONDE

• P2 = Presion de Descarga ( Abs)

• P1 = Presion de Succion ( Abs)

• V1 = Volumen de Gas en Succion• V2 = Volumend de Gas en Descarga

• K = constante de relacion de calor del gas

V discharge, int

V suct ion, int

int discharge

int suction

V

V Vi

,

,



Refrigerante K Factor 1/K

R717 (NH3) 1.29 0.77519

R-22 1.180 0.8475

R-134a 1.118 0.8945

R-290 (Propano) 1.140 0.8772

R-1270 1.145 0.8734

Ciclo de compresión

A

–

Valvula de Sucion Cierre

B

V l l d D Ab



SUCCION

% de Volumen de Cilindro

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

P R E S I O

N

0

50

100

150

200B

A

B – Valvula de Descarga Abre

DESCARGAC C – Valvula de Descarga Cierre

D

D – Valvula de Succion Abre


COMPRESION EFICIENTE• Tomemos por ejemplo un



p j psistema que opera a 5°F (19.6

psig) de Evaporacion y usaAmoniaco. Y el sistemanormalmente opera a 165 psig(90°F).

• Su relacion Ideal debe ser:

(165 + 14.7 ) / ( 19.6 + 14.7 ) = 5.24

Significa que un compresor enamoniaco con una relacion de5.24 = (5.24) elevado a la 0.77519= 3.61, QUIERE operar a un Vi de3.61.

Es decir quiere comprimir el gas3.61 veces para llevarlo avolumen y presion o 27.7% sureduccion de volumen.

COMPRESION EFICIENTE• Un dia Caliente la presion puede



Un dia Caliente la presion puedeestar en 180 psig, luego la

relacion de compresion es:(180 + 14.7) / (19.6 + 14.7) = 5.67

En este caso 5.67 > 5.24. El gases descargado por encima del

punto ideal. Esto se denominaOVERCOMPRESSION o PORENCIMA DE COMPRESION. Es undesgaste de Energia o H.P. alllevar el gas mas arriba de lonecesario.

(5.67) elevado a(0.77519)= 3.84 Vi

3.84 Vi > 3.61 Vi

COMPRESION EFICIENTE• El dia puede ser frio, o llega la noche



El dia puede ser frio, o llega la nochey trabaja ahora con una presion de

125 psig (75°F). La relacion decompresion es ahora:

(125 + 14.7 ) / ( 19.6 + 14.7 ) = 4.07

En este caso 4.07>> 5.24. El gas esdescargado por debajo del punto

ideal. Esto se denominaUNDERCOMPRESSION o PORDEBAJO DE COMPRESION. Es undesgaste de Energia o H.P. al tenerel MOTOR que llevar el gas masarriba al punto ideal.

(4.07) elevado a la 0.77519 = 2.96 Vi

2.96 Vi < 3.61 Vi





• Para evitar este Desgaste de Energia todos



• Para evitar este Desgaste de Energia, todos

los Tornillos deben usar un sistema mecanicoque ubique el punto ideal de Descarga o

conocido como Vi.

• Y su ideal, es estar ubicando el compresor en

el punto que se necesita, como estar

buscando la presion de descarga ideal

psiaVi P P k

int suctionint discharge 1766.34.30 37.1

,,




• Para ello, los tornillosde Tipo Doble Tornillousan una guia o piezamecanica deslizanteinterna que hace

funciones de paredpara comprimir yubicarse por debajo delos tornillos




D di d d l Vi id



• Dependiendo del Vi requerido,

antiguamente y todaviaactualmente, fabricantes deDoble Tornillo, fabricaban yfabrican compresor con guiasde Vi Fijo

• La imagen Superior muestraBajo Vi o Baja relacion deCompresion, apertura de salidao puerto grande

• La imagen Inferior muestra Alto

Vi o Alta relacion decompresion, apertura o puertode salida chico.




• Para estar evitando el cambiode la guia de una larga a unacorta o viceversa, se tomo unaguia larga y se partio en dos.

• De esta manera la guia decapacidad sigue siendo lamisma pero en dos piezas bajouna misma corredera o camino

• Su unica funcion es ubicarsedebajo de los tornillos paraubicar INICIO DECOMPRESION & INICIO DEDESCARGA



Suction Gas

Fi d P t A

Compresor Doble Torn i llo

Ful l Load

Low Volume



Discharge Gas

Fixed Port Area

Slide StopSlide Valve

Discharge Gas

Suction Gas

Fixed Port Area


Low Volume

Ratio

Ful l Load High Volum eRatio

Twin Screw Compressor 2.2 Vi - 100% Cap

Balance piston



Slide valveSlide stop

Vi - increase

Vi - decreaseCap. - increase

Cap. - decrease

Piston rod Unloader spring

Piston forVolume slide

Piston forcap. slide

Spacer for cylinder

Shaft seal assembly

Vi – 2.2Cap. – 100%

Twin Screw Compressor 3.5 Vi - 100% Cap

Balance piston




Vi - increase


Cap. - decrease




Spacer for cylinder

Shaft seal assembly

Vi – 3.5

Cap. – 100%

Twin Screw Compressor 5.0 Vi – 100% Cap

Balance piston




Vi - increase


Cap. - decrease




Spacer for cylinder

Shaft seal assembly

Vi – 5.0Cap. – 100%




• Y el puerto deDescarga se

encuentra en la

pared del cuerpo

del compresor



SALIDA RADIAL

SALIDA

AXIAL




• Pero en la medida que



• Pero en la medida que

cambien las condicionesdel sistema, elcompresor debe operar aCargas Parciales.

• En estos puntos, las dos

piezas se separan y el Vi,perdera su punto ideal,ubicandose en un nuevaposicion

Twin Screw Compressor 2.2 Vi – Min or Partial % Cap

Balance piston

Sh ft l bl




Vi - increase


Cap. - decrease




Spacer for cylinder

Shaft seal assembly

Vi – 2.2

Cap. – min.


5.0 Volume Ratio

100% Capacity



90% Capacity

70% Capacity

Suction Gas

Fixed PortArea

Tw in Screw Compresso r

90% Capac idad



Discharge Gas

Fixed PortArea


Discharge Gas

Suction Gas

Fixed Port Area


Vi Contro l Se pierde oub ica nuevapos ic ion

40% Capacidad Vi Contro l

Se pierde oub ica nuevapos ic ion


• Luego los DOBLE TORNILLOS O BIROTORES solo



Luego, los DOBLE TORNILLOS O BIROTORES, solo

son eficientes energeticamente cuando operan al100%

• A cargas parciales, tienen mayor consumo deEnergia, por la desubicacion del punto Vi requerido.

• Debido a que el Vi solo es verdadero en cargas al100%, una solucion en la DEFICIENCIA delCONSUMO ENERGETICO es el uso de VARIADORESDE FRECUENCIA, pues la variacion de Velocidad es

otro metodo para variar Capacidad

Parallex

de VILTER • Dado lo anterior en los DOBLE TORNILLOS, VILTER

pantento el SISTEMA PARALLEX



• Guia de Capacidad Variable Separada e Independiente Infinita Posicion de 10 to 100%

• Guia de Relacion de Volumen Variable – SEPARADA EINDEPENDIENTE

Infinita Posicion y desde relaciones mas amplias desde 1.2 a7.0 gracias que tiene la guia libre y solo para ella, no dependede una guia para dos pieza

• TENIENDO GUIAS SEPARADAS E INDEPENDIENTESPERMITE TENER RELACION DE VOLUMEN VERDADERA O

EXACTA SIN IMPORTAR DE LA POSICION DE LACAPACIDAD


CAPACIDAD



RELACION DE VOLUMEN



• De esta manera, el Mono Tornillo espracticamente el unico compresor en la

Industria que tiene mejores ef icienc ias para Cargas Parciales Y SIN lanecesidad del uso de un VARIADOR DEFRECUENCIA.

Vilter Single Screw

Part Load Performance



0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

PERCENT CAPACITY

PERCENTOFFULL

LOADPOWER

% CAPACITY % SAVINGS

75% 5%

50% 10%

25% 20%

TYPICAL TWIN SCREW

WITH VARIABLE VI

IDEAL HP

SINGLE SCREW WITH

PARALLEX SLIDES

BALANCEO DINAMICO DE COMPRESION

• Como es bien conocido, los compresores



Como es bien conocido, los compresorestornillos estan compuestos de pocas partes: – Rotores

– Rodamientos

– Guias de Capacidad y Volumen

– Cuerpo o Carcasa

• De esta manera, la columna vertebral de losCompresores Tipo Tornillo son los Rotores y

Rodamientos.



• Los primero Compresores de tipo DOBLE TORNILLO



fueron inventados en 1878 en Alemania. En 1935 fuepatentado por Suecia usando un perfil de 4 lobulosen el macho y 6 lobulos en la hembra y espracticamente el nacimiento de la industria deltornillo. En 1951 a compañia cambio luego su

nombre a S.R.M o SVENSKA ROTOR MASKINER. Ypracticamente posee toda la ciencia y derechos parala Industria de Compresores tornillos.

• Uno de los rotores tiene Lobulos y es denominado

comunmente el Macho. Su pareja tiene tienecavidades y es denominado la Hembra.


• El diseño asimetrico busca minimizar el Efecto



Cascada o fuga interna de gas comprimido entre losrotores y entre los rotores y la carcasa.

Normalmente en operacion el macho ABSORBE EL

85% del torque y la hembra el 15%. Por esta razon,

el compresor es de tipo Inundado de Aceite, el

macho da impulso a la hembra como la hace un

diente de un engranaje sobre otro.


• Asumiendo unicamenteque el 15% del Torque



esta entre los dos rotores,la accion de ruedo o giroexiste unicamente entrelos bordes de la helice.

• Para poder asumir lascargas o esfuerzogenerados por LACOMPRESION oPRESION INTERNADESARROLLADA, los

rotores deben usarRODAMIENTOS PARACARGA AXIAL Y RADIAL.Radial para apoyo y Axialpara movimiento lateral.

RODAMIENTOS DOBLE TORNILLO Y CARGAS

Balance piston

Rodamiento Radial

Rodamiento Radial

Rodamiento Axial



Empuje Axial debido ala presion del Gas deDescarga o AltaPresion

Empuje Radial debidoa la presion del Gasde Descarga o AltaPresion

ZONAAlta

Presion

ZONABajaPresion

BALANCEO DINAMICO DE COMPRESION • En la mayoria de la Industria, la

Carga Radial esta asumida por



Rodamientos de Tipo Buje .Estos tienen muchas

desventajas requieren

lubricacion permanente y

forzada y requieren maquinado

preciso, no son flexibles a

desalineamiento. Consumenmas H.P.

• Otro Tipo para Radial es de

Rodillos y son mas economicos

que los Buje, ya que requiere

lubricacion por baño y son mas

flexibles para desalineamiento.

• En la carga Axial, todos usan

rodamientos de Tipo Bolas


• Los rodamientos de Bolas o Axiales son el talon de Aquiles delos Doble Tornillo y el mayor causante de fallas de compresor.



• La carga de empuje o axial, es producto de la presionDiferencial entre descarga y succion que se proyecta sobre lacara posterior de los rotores, mas la carga por el momento deinercia o giro.

• En el rotor macho va en sentido de descarga hacia succion. Enel rotor hembra va en forma opuesta. Por esta razon el Machodebe usar un Piston Balanceador en Succion y no hace masque ayudar al rodamiento de Bolas en su carga.

• Presion = Fuerza / Area luego Fuerza = P x A donde P es la

presion de aceite sobre el area del piston o superficie

• Por esta razon, el rodamiento en el rotor macho es muysensitivo a la presion de acite sobre el PISTONBALANCEADOR.



Single Screw Main Rotor

4 Vent Holes



Through the Rotor

Balanceo Dinamico de Compresion• En el Mono Tornillo, en forma contraria, todos los

rodamientos y partes del compresor se encuentran todos



y p pexpuestos a presion de succion o Baja Presion

• Todo esto posible a que el rotor tiene orificios o vasoscomunicantes que permiten que el gas que esta en unextremo pase y se ubique en el extremo opuestologrando que es el mismo en ambos lados, igualando elvalor de presion en ambos lados

• Al usar este diseño, el empuja axial es nulo, ya que enambos extremos, el empuje es la presion de gas sobre lasuperficie del rotor que para ambos – gas y superficie –tienen el mismo valor y tamaño. Y en forma opuesta,anula la carga




• Por medio del Diseño Geometrico del MONO, unaestrella actua comprimiendo una mitad del rotor y la



p yotra estrella actua comprimiendo la otra mitad.

• Este diseño permite que se generen fuerzas tantoarriba como abajo pero de forma opuestas.

• Este equilibrio pone en centro el rotor sin tenerningun movimiento vertical

• El tener dos estrellas, permite tener dos descargas,

cada una ubicada en polos opuestos y en formasimetrica o 180°. Esto da como resultado que el gasque sale por un puerto de un lado, tiene la mismafuerza y magnitud al gas que sale por el puertoopuesto. Opuesto, nuevamente da equilbrio.



Balanceo Dinamico de Compresion

• De esta manera selogra un Perfecto



gEquilibrio del Rotor entodos sus puntos.

• Lo que sucede arriba,sucede abajo

• Lo que sucede en unextremo sucede en elotro

• Asi, todos losrodamientos noreciben o asumeCargas sobre ellos




CARGA SOBRE EL ROTOR

Fuerzas Axials son Balanceadas



Fuerzas Radiales son Balanceadas

La UNICA Fuerza Neta actuando sobre

el Rotor es

GRAVEDAD O PESO DEL ROTOR

CARATERISTICAS DE DISEÑO



• El ensamble tipico del Rotor tiene :Par de Rodamientos de Contacto Angular

o de Bolas para ubicar el ensamble en

forma axial

Un Rodamiento de Contacto Radial oCilindrico para posicionar el rotor dentro

del cuerpo





Balanceo Dinamico de Compresion

• Todo esto brinda



• Fuerzas Balanceadas: – Mayor Vida util de rodamientos (15 Años)

– Mayor confiabilidad y seguridad, poco riesgode fallas por rodamientos

• Parallex™ - Sistema de Guias paraCapacidad y Volumen: – Eficiencia Optima – Mayor Ahorro de kW

Cualquier rango de capacidad 0-100% yVolumen Vi (desde 1.2 hasta 7.0)

VENTAJA ADICIONAL

• Cuando existe la digestion o compresion de liquido existevarios eventos:



• Primero: Primera Ley de los Liquidos, Ningun Liquido esCompresible.

• En el momento que entra liquido y por las extremastolerancias o ajustes, el liquido al tratar de ser comprimido

ejercera en forma inversa una fuerza hidraulica de empujeque averia o rompe piezas o soportes.

• De la misma forma, el liquido que entra al compresor,proviene de la zona de Baja Presion = Baja Temperatura.

• Este liquido entra frio y al sentir el calor del Trabajo deCompresion dentro cierta zona de los rotores, va a cambiara estado gaseoso por el cambio de temperatura. Estaexpansion ocupa mas volumen o espacio, causando masdaño.

VENTAJA ADICIONAL

• En el Mono Tornillo, al



estar todo en una solapresion = temperatura,una digestion de liquidohace menos daño, puesno existe cambio de

estado como sucededentro de un DobleTornillo

• Luego el Mono es mas

resistente a unaDigestion de Liquido quesu hermanos los Doble.



GRACIAS

VILTER MANUFACTURING PRESENTA



Economizador

Que es un Economizador ??

Elemento para subenfr iar el l iquido que va ser



al imentado a Evaporacion.

Un metodo de ahorrar COSTOS operacion ales ensis temas de UNA SOLA ETAPA de COMPRESIONa Baja Temperatura donde se reduce el con sumo

de H.P po r T.R. a comparacion del m ismo s istemapero con una so la etapa sin efecto desubenfr iamiento.

El metodo empleado en Compresores Torn i l los

es usar el PUERTO LATERAL y asi poder sim ularun Sistema de Dob le Etapa o de Subenfr iamientopermanente

Cuando Debe ser Considerado un Economizador?



Ap l icacion que esten por debajo de - 20 ° F.

Cuando las Relacion es de CompresionExceden 10:1 el consumo de H.P. por T.R esalto.

Para redu cir el Efecto de Flash Gas en lasl ineas de liqu ido , usando subenfr iam iento .

DESVENTAJA : El efecto de aspiracio n solo esposib le cuando la GUIA DE CAPACIDAD estapo r encima del 70%, luego solo exist i rasubenfr iamiento en Capacidades po r enc imadel 70%

Beneficios del Economizador

Aumenta la Capacidad d el EFECTO NETO REFRIGERANTE

usando la m ism a masa de REFRIGERANTE.



El vapor g enerado en el Intercamb io Termico delEconom izador, se l leva a una suc cion intermedia queco rresponde la puerto lateral del Compresor que no esnecesar io l levar lo a la Succ ion p r incip al del com presordonde aum entaria el BHP/TON.

Reduce el f lash gas en valvulas de expans ion y en l ineasde l iqu ido.

Si no se uti l iza el Puerto L ateral para un Intercambiado r de

Calor p ara Subenfr iam iento , puede ser usados para Cargasque esten a presiones intermedias de Succion

Una sola etapa sin Economizer



Efecto Neto Refr igerante

H.P.

Una Sola Etapa con Economizer



Aumento de Efecto Neto Refr igerante

H.P.

Sistema a Doble Etapa

H P



H.P 1

H.P 2

H.P.

H.P. > H.P. 1 + H.P. 2

Una Etapa siempre con sume mas Energia que Doble Etapa

Aumento de Efecto Neto Refr igerante

Que se require para el Economizador?

El compresor debe tener puerto Lateral . Este



puerto esta ubicado entre la presion desucc ion y la pres ion de

Y un intercambiador de calor que se

denom ina o se l lama Tanque oEconom izador con su respectivos contro lesde al imentac ion de l iqu ido y de Succ ion.



C

Pipe Sizing

Standard Overs ized

Compressor Econom izer Po rt Econom izer Port

Model Pipe Size (inches) Pipe Size (inches)



VSM - 151 1.0 2.0

VSM - 181 1.0 2.0

VSM - 201 1.0 2.0

VSM - 301 1.5 2.5

VSM - 361 1.5 2.5

VSM - 401 1.5 2.5

VSM - 501 1.5 2.5

VSM - 601 1.5 2.5

VSM - 701 1.5 2.5

VSM - 751 1.5 2.5

VSM - 901 1.5 2.5 VSM - 1051 2.0 3.0

VSM - 1201 2.0 3.0

VSM - 1501 2.0 4.0

VSM - 1801 2.0 4.0

Que tipo de Economizadors se usan?

Tipo Flash o r Open ( Abierto ) y es el so lo



recipiente

Casco y Esp iral por dentro

Casco y Tubos , en este t ipo hay dos c lases

1. Expans ion Directa

2. Inundado en el casco



Sistemas Tipicos de Economizers son:

Sin Economizador



TIPO Flash



Tipo Flash

• Ventajas:

Es el mas eficiente logra suministrar liquido



– Es el mas eficiente, logra suministrar liquidoa TEMPERATURA DE SATURACION

• Desventajas: – El Liquido que sale hacia los evaporadores,

se encuentra al presion de Temperatura de

Saturacion, si no tiene la presio o fuerzasuficiente para vencer caidas de presion enla linea, puede exitir problemas en laevaporacion. Debe ser instalado cerca delos evaporadores o Recirculadores .

– Equipo suelto debe ser instalado en campocerca del compresor

Tipo Flash



Casco y Serpertin



Casco y Serpetin

• Ventajas:



– El liquido dentro del espiral mantiene lapresion de Condensacion, la cual esalta y le permite vencer caidas de

presion en la linea para largasdistancias.

• Desventajas:

– El liquido que sale, sale 10°F por

encima de la temperatura de Saturacion – Equipo Suelto, debe ser instalado en

campo cerca del compresor

Casco y Serpetin



Casco Tubos - Inundado



Casco y Tubos - Inundado

• Ventajas:

– El liquido dentro del los tubos mantiene la presion de



– El liquido dentro del los tubos mantiene la presion deCondensacion, la cual es alta y le permite vencer caidas depresion en la linea para largas distancias.

– El equipo pueder ir montado por el fabricante delcompresor

• Desventajas: – El liquido que sale, sale 10°F por encima de la temperatura

de Saturacion

– Control de Nivel preciso para que no llegue liquido alcompresor

– En otros casos el equipo suelto deber ser instalado encampo al lado o cerca del compresor

Casco y Tubos - Inundado



Expansion Directa



Casco y Tubos – ExpansionDirecta

• Ventajas:

– El liquido dentro del los tubos mantiene la presion deC d i l l lt l it id d



El liquido dentro del los tubos mantiene la presion deCondensacion, la cual es alta y le permite vencer caidas depresion en la linea para largas distancias.

– Equipo puede ir montado por el fabricante del compresor

• Desventajas: – El liquido que sale, sale 10°F por encima de la temperatura

de Saturacion – Control de Nivel preciso para que no llegue liquido al

compresor

– Control del SUPERHEAT para la Valvula de Expansion

– En otros casos el equipo suelto, deber ser instalado encampo al lado o cerca del compresor

Casco-Tubos EXPANSIONDIRECTA



Gracias




VILTER 717 OIL

CORPORATION

PRESENTA

ACEITE REFINADOS POR PROCESO“SOLVENT” - DEBILIDADES

Pobre Lubricacion

Alto Contenido de Carbono



Alto Contenido de Carbono

Bajo Punto o Indice de Viscosidad

Alta Volatilidad

Alto grado de Oxidacion

Alto Contenido de Aromaticos

Debe ser cambiado en forma Frecuente

Alta Solubilidad con Amoniaco

Altos Costos de Mantenimiento

Bajo Contenido de Ceras

ACEITE REFINADOS POR PROCESO“SOLVENT” - FORTALEZAS



Punto Bajo Natural de Fluidez

Bajo Costo Inicial o de Inversion

En respuesta a la debilidades mas

comunes de los aceites estandares

de la Industria de Refrigeracion



de la Industria de Refrigeracion,Vilter decidio desarrollar una aceite

de Alto Grado de Viscosidad, por el

proceso de “HYDROCRACKED” ,

con Doble Proceso para una aceite

de Base Mineral para Amoniaco

VILTER 717 OIL

VILTER 717 OIL - DEBILIDADES

No muy conocido en Aplicaciones de



No muy conocido en Aplicaciones de

Amoniaco por muchos Usuarios

Solo por aquellos que compranCompresores Marca Vilter

VILTER 717 OIL - FORTALEZAS

Excellente Lubricacion

Baja Volatilidad

Poco Arrastre o Perdida del Separador

No Formaciones de Carbon or Similares



No Formaciones de Carbon or Similares

Limpia Lodos o similares que se forma en el sistema

Intervalo de Cambio en forma esporadica y no seguida

Bajo Punto de Fluidez

Buena Estabilidad al desgaste o uso

Mejora el Sello de Compresion en componentes

Alto Punto de Anilinos

Compatible con Elastomeros

METAS de los Lubricantes El Aceite debe permanecer en el compresor

– Baja Solubilidad

– Bajo O no arrastre - No Carry-over



Bajo O no arrastre No Carry over

– No formacion de Lodos

Buen Lubricante para el compresor debe:

– Reducir el Desgaste – Mantener el sistema limpio

– Ser Compatible con otros tipos de aceites y Elastomeros

– Reducir el frecuente cambio de el

Aceite VILTER 717 cumple con

VILTER 717 OIL Superiorida de Fluidez de Base

High Viscosity Index




Superior Temperature Stability

Low Carry-over

Better Shear Stability

Seals Between Gate and Main Rotors

Cleaner Systems

PROCESO DE REFRINACION DE ACEITE CRUDO

REFINACION SOLVENTE

Des-Cerado

Destilacion

Atmosferica y de Vacio

e E x

t r a c c c i o n



REFINACION PATENTADA DE HydroCracked

De-waxing

Destilacion

Atmosferica y de

Vacio

Acabad

o deBase

primaria

Destilacion

Atmosferica y de

Vacio

1

s t S t a g e

H y d

r o c r a c k i n g

2 n d S t a g e

H y d

r o c r a c k i n g

Unidad RecuperadoraAcabado de

Base

primaria T o r r e d e

VILTER 717 OIL

Meeting The Needs VILTER 717 OIL Base Fluid Superiority





Estabilidad Superior a Temperaturas

Low Carry-over



Cleaner Systems

Viscosity/TemperatureRelationship



TEMPERATURE

Solvent Refined

Alkyl Benzene

PAOVILTER 717 OIL

VILTER 717 OIL

Meeting The Needs

VILTER 717 OIL Base Fluid Superiority






Bajo Arrastre o Carry Over



Cleaner Systems

Volatilidad de VariosISO 68

% Weight Loss

2.0



VILTER 717 OIL

PARAFFINIC NAPHTHENIC

Loss (22 Hrs. @ 100°C)

1.5

1.0

0.5

0.0

Solubilidad conAmmoniaISO 68

VILTER 717 OIL 1.9



1 1 5 ° F

7 0 ° F

1.7 2 2.3 2.6 2.9

Percent Solubility

VILTER 717 OIL 2.1

PAO 2.1

PAO 2.2

SR PARAFFINIC 2.6

SR PARAFFINIC 2.78

NAPHTHENIC 2

NAPHTHENIC 2.9

VILTER 717 OIL

Cumple con

VILTER 717 OIL Base Fluid Superiority

Hi h Vi it I d





Low Carry-over

Mejor Estabilidad a desgaste

Mejor Sello de Compresion

Sistemas mas Limpios

VILTER 717 OIL

Cumple Con

Mejor Estabilidad a la Oxidacion

Mantener la Viscosity po Largos Periodos



Mantener la Viscosity po Largos Periodos

Separates from Water

Oil Change Interval, 20,000 hrs. vs. 2,000 hrs.for Solvent Refined oils

Lower Pour Point -39°C (-38°F) Permits Easier

Removal of Oil

VILTER 717 OIL

Cumple Con

Better Oxidative Stability



y Maintains Viscosity for Longer Period of Time

Separacion del Agua Water

Intervalos de , 20,000 hrs. vs. 2,000 hrs.

comparado con los aceites de Refinacion

Solvente

Bajo Punto de Fluidez = -39°C (-38°F)

Demulsibilidad y EmulsionCaracteristicas, ASTM D-

1401



1401Viscosity, cSt @ 40°C 100 H. Neutral Polars, %

SR Naphthenic 29-22-29(60) 0.6 - 2.0

SR Paraffinic (1) 35-30-15(30) 0.5 - 0.8

SR Paraffinic (2) 41-38-1(10) 0.1 - 0.3

VILTER 717 OIL 40-40-0(5) Nil

Resistencia a la OxidacionRBOT -- ASTM D-2722 Results (Min.)

Viscosity @ 40°C 22 cSt 100 cSt 460 cSt % Aromatics



SR Naphthenic * 60 45 30-45

SR Paraffinic 200-300 200-300 300-350 9-20

V ILTER 71 7 O IL 375 435 435 0.5

(0.5% DBPC Present)* 10 cSt @ 40°C Naphthenic --- 95 Minutes

Influencia en la Pelicula de Aceite% Heat Transfer w/ Oil Film

0.0 MILS

0.75

100

80



Heat Transfer Coefficient w/o Oil FilmBTU/HR/SQ.FT/F

0 50 100 150 200 250 300 350 400

1.50

2.253.20

4.00

60

40

20

0



Gracias

TIPOS DE ENFRIAMIENTO DE



TIPOS DE ENFRIAMIENTO DEACEITE

Diseño del Sis tema y Accesorios

Por que Enfr iar el Aceite ?•

Todos los compresores de tipo tornillo de

tipo inudando de aceite usan el aceite para:



p p – Lubricacion de partes internas

– Sello de compresion entre elementos y carcasa

– Absorber el calor de compresion o generado por

el trabajo de compresion – En algunos compresores, para dar movimiento a

piezas internas como un piston hidraulico

Por que Enfr iar el Aceite ?• El aceite debe ser soluble o compatible con el Refrigerante,

para ello, a una determinada Temperatura, tiene un punto

de fluidez, viscosidad y solubilidad.



• Entre el giro del compresor y la temperatura, el aceiteadquiere la viscosidad adecuada para la lubricacion de losrodamientos y el sello de compresion.

• En promedio se desea que el compresor descargue de 20a 25°F por encima de la Temperatura de Saturacion deCondensacion para evitar la condensacion dentro delSeparador de Aceite y para lograr separar el Aceite delFlujo de Gas del refrigerante y que no viaje junto con el por

el sistema y mas bien se quede en el compresor oseparador de aceite del compresor

VSS Oil Separato r



compresor es elresultado deabsorber el cambio

de entalpia del gas ydel aceite

Power = mGAS CpGAS

dTGAS + mOIL CpOIL dTOIL

Por que Enfr iar el Aceite ?



Formas de Enfr iam ien to

• Indirecto

–

Enfriar el aceite en forma externa del



compresor usando algun medio enfriante

• Directo

– Permitir el enfriamiento dentro del compresory la mezcla con de gas-aceite que esdescargado del compresor

Los Indirectos son mas costos de Inversion eInstalacion, pero ahorran mas H.P. o kWversus los Directos que penalizan Capacidad yMotor del compresor




•

Tipos Externos

Agua



p – Agua

– Glicol u otras substancias

– Aire – Uso del Mismo Refrigerante

• Aplicacion del Enfriamiento

– Enfriar el aceite antes de ser Inyectadoal compresor


•

Indirecto



Indirecto

• Agua o Glicol

– Uso de Intercambiadores de Calor

• Casco Tubo

• Placas y Bastidor

• Placas y Casco

• Expiral o Radiador

Formas de Enfr iam ien to•

Indirecto

–

Intercambiador Externo

Agua o Glicol



– Agua o Glicol

– Termosifon

• Directo

– Inyeccion de Refrigerante Liquido• Inyeccion de Liquido

• V-Plus

– Refrigerante Liquido en el mismoproceso de Compresion

Agua o Glico l o Sim i lares

•

Tipos de Intercambiadores



p

• Casco - Tubo

– Cabezas removibles para limpieza

• Placas

– Bastidor y Placas, Lado refrigerante

soldado,

Agua-Gl ico l o Sim i lares • Diseño

–

Aceite fluye fuera del separador



– Una bomba o mecanismo forza el aceite por el

enfriador de aceite

– La temperatura de salida del aceite es

normalmente controlada por una valvula termica

que mezcla aceite frio con caliente

– Temp ideal de salida del aceite 110-140°F (120 °F

promedio ).

Agua-Glicol-Similares

•

Componentes



• Componentes

• Intercambiador de Calor

• Valvula de Tres vias de mezcla ytermica

• Tuberia

• Valvula de Alivio



Pros & Cons

•

Alto costo del Intercambiador de



Calor

• En el caso de Agua o Glicol, fuente

adicional para remover el calor al

agua o Glicol, Otro costo de

inversion y operacion

• En el caso de agua, tratamientosquimicos y limpieza


Indirecto

–

Intercambiador Externo–

Agua o Glicol



Agua o Glicol

– Termosifon

• Directo

– Inyeccion de Refrigerante Liquido• Inyeccion de Liquido

• V-Plus

– Refrigerante Liquido en el mismoproceso de Compresion

Efec to Termos i fon • Se utiliza el mismo refrigerante como medio enfriador.

–

El refrigerante viene del mismo Condensador y pasa por el

Intercambiador de Calor.

S l i i i d I d i G d d T d l



– Se usa el principio de Inundacion o Gravedad. Todo el

enfriador esta inundado de refrigerante.

– Una vez pasa o entra el aceite caliente, el intercambio termicocambia de estado el refrigerante de estado liquido a gaseoso.

La burbuja de gas sube hacia la superficie por densidad.

– Las Burbujas son arratradas por el gas de descarga que

succiona la linea de salida del Enfriador de Aceite, Efecto

SIFON.

– Fenomeno de dos Fases dentro de tuberia: Liquido y Gas

Efec to Termos i fon• Diseño

–

Aceite fluye fuera del separador –

Sea por bombeo mecanico o presion diferencial,



p p ,pasa por el intercambiador de calor

– Temperatura normalmente controlada por unavalvula termica de mezcla

– Debe existir una altura minima entre la reserva derefrigerante y el enfriador de aceite para quefuncione el efecto sifon. La pierna aumentara lapresion del liquido sin cambiar Temperatura.

Efec to Termos i fon

•

Componentes



Componentes

• Intercambiador Externo

• Valvula de Tres vias de mezcla• Tuberia

• Valvula de Alivio

• Altura



Pros & Cons • Bajo Mantenimiento

•

Simple

•

Altos Costos en la inversion o instalacion

inicial



inicial

• La carga de calor debe ser agregada alcondensador, condensador debe ser

seleccionado mas grande para ello• Diseño e Ingenieria en el tamaño de la

tuberia. Mal diseño y no funciona el sistemay alto costo en repararlo

• Altura minima requerida obliga a ubicarcondensador en Techos o mayores alturas


Indirecto

–

Intercambiador Externo

Directo



• Directo

– Inyeccion de Refrigerante Liquido

• Inyeccion de Liquido• V-Plus

– Refrigerante Liquido en el mismo

proceso de Compresion

Directo•

Se permite contacto directo del flujo de

gas

-

aceite de descarga y mezclarse



con refrigerante en estado liquido

Directo

• Tipos



– Inyeccion de Liquido en la descarga de los

compresores.

– V-Plus – Inyeccion de liquido en la descarga de los

compresors

– Cool Compression o Proceso de COMPRESIONFRIA




Indirecto

–

Intercambiador Externo•

Directo



• Directo





Inyecc ion de Liquido

• Diseño

–

Boquilla o Inyector rocia refrigerane liquido en

la descarga del compresor o rotor



la descarga del compresor o rotor

– Liquido se mezcla con el flujo de gas y aceite

que esta siendo descargado

– El Refrigerante se evapora o se convierte en

gas al enfriar el flujo

– Sensor de Temperatura para controlar la

valvula de Expansion y asi mantener

controlada la temperatura de Descarga

Inyecc ion de Liquido• Componentes

• Linea de Liquido proveniente del Recibidor o

Recipiente, con accesorios de valvula de corte,



filtro, visor, solenoide y valvula de Expanision

• Sensor de Temperatura y Valvula de Expansion sea

de Regulacion Termoestatica, Electronica oMotorizada

• Boquilla en la descarga del compresor

• Entre el compresor y la Valvulas de Expansion

debe existir algunas veces una Presion Diferencialde 50 psigDiff para que la valvula pueda inyectar

liquido dentro del compresor.

Inyecc ion de L iqu ido enBOOSTERS



Inyecc ion de Liqu ido en ALTA ETAPA



Pros & Cons • Bajo Costo de inversion e instalacion

•

Sistema complejo de accesorios y de mantenimiento y

calibracion• Se requiere de Valvula de Expansion Precisa para el

t ñ li i



tamaño y aplicacion

• Se debe tener control preciso de temperatura

• Temperaturas Ideales 120-135°F de descarga = aceite =separador de aceite

• Mal calibrada o en mal estado, inunda el separador deAceite con Refrigerante Liquido desequilibrando laproporcion de lubricacion y causando daño y fallas en

los rotores y rodamientos del compresor.• Recompresion del refrigerante que se vuelve gas

penalizando capacidad y Motor al compresor


Indirecto

–


Directo



• Directo





V-Plus

•

Diseño –

Sensor de Temperatura controla la



velocidad de la Bomba

– Liquido entra en la descarga o tubo de

descarga del separador

– Refrigerante se mezcla con el flujo de

descarga y se evapora

V-Plus

•

Componentes



• Bomba con Motor tipo DC y variador

de velocidad• Sensor de Temperatura

• Boquilla en la tuberia de descarga del

separador



Pros & Cons

• Control Preciso de Temperatura

•

No penaliza Capacidad o Motor como su



• No penaliza Capacidad o Motor como susistema hermano Inyeccion de Liquido

• Uso de bomba y costos de operacion ymantenimiento

• Mala operacion si existe Flash Gas en lalinea de Liquido

• Ideal para Barcos donde se obliga a usar oAgua de mar o Inyeccion de Liquido


Indirecto

–


Directo



Directo





Coo l Compress ion • Separador de aceite con Amoniaco en Estado

Liquido dentro del Separador

•

Solo para aplicaciones de Amoniaco

S b h l d i



• Se basa en hacer el proceso de compresion en

forma Fria o rechazar el calor al mismo tiempo que

sucede la compresion.

• Se descarga a TEMPERATURAS DE SATURACION

y NO SOBRECALENTADAS

• Saturated Conditions

70°F to 100°F Discharge Gas Temperatures

(averages 2F° higher than saturated temp)

Coo l Compression o Compresion Fria

•

Gracias a la virtud que todos los

rodamientos del compresor se

encuentran a una sola presion = presion



encuentran a una sola presion presion

de Succion ; y al mismo tiempo a una

misma temperatura, es posible el uso deinyectar una mezcla rica de aceite y

amoniaco sin que esta haga daño sobre

los rodamientos como sucede en otro

estilo de compresores




•

Una mezla rica de aceite y amoniaco

se inyecta al compresor.

D t d l d ti



• Dentro del separador, se tiene unacapa de aceite y una capa de

amoniaco, formando la mezcla rica• La capa de amoniaco esta encima de

la capa de aceite

• La molecula que entra esta formadapor aceite y amoniaco




• Los Rodamientos principales reciben aceite en

forma pura o de la parte inferior de la capa.

•

El rotor y otras partes reciben la mezcla rica de

amoniaco y aceite



• Ambos se mezclan en el transcurso de lacompresion y son descargados en el flujo de gas.

• En el separador, la molecula de aceite-amoniacoliquido unidos y aceite se separan del flujo caenpor densidad o gotas sobre la capa.

• El manto o capa de liquido sobre el aceite, protegeel aceite de evaporase y viajar con el flujo de

descarga.



Coo l Compression o Compresion Fria •

La mezcla rica de aceite

-

amoniaco reduce

el freno o deslizamiento de la piezas

internas

•

La mezcla rica a Temperatura de



• La mezcla rica a Temperatura de

Saturacion de Descarga evita la

Recompresion o Flash Gas del amoniacoliquido

• Este efecto Minimiza el calentamiento del

Gas durante el ciclo de compresion y almismo tiempo la expansion de este,

logrando asi una compresion FRIA.




• Diseño:

–

La capa de amoniaco a Saturacion mantiene el aceite a

Temperatura de Saturacion mas unos cuantos grados. –

Una vez entre en compresion, la mezcla rica absorbe el

calor de compresion, pero sin sobrecalentarse o



p , pexpandirse.

– Estas moleculas bajaran nuevamente de temperatura al

caer por goteo o densidad sobre la capa de AmoniacoLiquido

– La capa o manto actua protegiendo el aceite desobrecalentarse.

– La capa reducira en Nivel al ceder su energia a estamoleculas calientes que le llegan al manto y de estamanera el manto bajara de nivel.

– Un sensor de Nivel de Amoniaco y aceite, permitira laentrada de mas amoniaco para recuparar el nivel perdido



Mon i toreo de Coo l Compress iono Compresion Fr ia

• La temperatura de Saturacion es calculada

con base a la Presion de Descarga y

comparada con al temperatura de Descarga



p p gpara asi poderCalcular Sobrecalentamiento

• Cuando el Sobrecalentamiento es mayor que

15 grados, el comepresor deja de Cargar • Cuando el Sobrecalentamiento es mayor que

25 grados, el compresor comienza adescargarse

• Cuando el Sobrecalentamiento es mayor que35 grados, para



Oil Separator Sump- Reserva deAceite de Segur idad



Dual Oil Fil ters – Dob le Fi lt ro de Aceite



Danfoss Motor ized Valve Set



Danfoss Level Probe Instal lat ion



Danfoss Level Probe Instal led



New Electronic Modu lat ing Level Con trol



Dob le Ind icado res de Nivel

A larma y Paro



Pros &Cons • Bajo costo de Inversion y de Instalacion

•

Simple•

Da Eficiencias igual o Y EN LA MAYORIA

DE LOS CASOS mejores que sistema de



DE LOS CASOS mejores que sistema determosifon

• Aunque existen personas que locomparan con un sistema de Inyeccion deLiquido, no tiene ni la penalizacion deCapacidad, ni la recompresion de gas, ni

el aumento de Motor que los sistemasconvencionales de Inyeccion.

Pros &Cons

• Ahorra la inversion e instalacion de Tuberia y

sistema de Termosifon

N ti filt l t it



• No usa y no tiene filtros coalescentes, un item

menos de mantenimiento

• Al estar en Saturacion y NO Sobrecalentado,permite fabricar el separador de aceite en

diametros y longitudes mas pequenas, bajando

costo de fabricacion

• De la misma manera, en espacio pequeños, idealpor su tamaño.

Pros &Cons

• Solo sirve para Amoniaco•

Unicamente en fabricado en los Modelos VSM

• Nominal 200 CFM to 700 CFM (from about 70 to 300 tons)



• Nominal 200 CFM to 700 CFM (from about 70 to 300 tons)

• Solo se puede en aplicaciones de Una sola Etapa o en la

etapa de Alta en un sistema Doble Etapa ( no se puede

como Booster) y que no excedan relaciones de compresion

– VSM-201 through VSM-401 Models

• Pressure Ratios 2.3:1 to 7:1

– VSM-501 through VSM-701 Models

• Pressure Ratios 2.3:1 to 11:1

Gracias



VARIADORES DE FRECUENCIA

(VSD o Variable Speed Driver – VFD



( p

Variable Frequency Driver

NO TODOS LOS COMPRESORES FUERONCREADOS DE LA MISMA MANERA

Compresores mas comunes enRefrigeracion Industrial

• Reciprocante• Doble Tornillo



• Mono Tornillo

Por Que usar VFD’s y cuando?

• Debido a que no todo el tiempo, los sistemas se

encontraran o trabajaran al 100% de su carga oproduccion, todo Sistema de Refrigeracion tieneCargas Parciales.



g

• Esto puede ser por razones de Carga o

Produccion• O por razones que una vez lograda y mantenida

la temperatura deseada como lo son los casosde los Chillers o Enfriadores de Liquido, el

compresor entra a descansar o trabajar a cargaparcial

Por Que usar VFD’s y cuando?

• Muchas veces puede verse el caso de una

Bodega de Almacenamiento que entresemana se encuentra en su produccionmaxima y en el fin de semana con



maxima y en el fin de semana, conpuertas cerradas y no produccion, el

compresor para el sistema, podria quedarsobredimensionado para los fines desemana, teniendo mayor gasto energetico

Como controlan la capacidad los

compresores??:

• Como controlan la capacidad los

compresores??:

• Los reciprocantes tienen los sistemas de



• Los reciprocantes tienen los sistemas de

los Descargadores de acuerdo al numero

de bancos de cilindros

• 6 Cilindros = 33% / 66% / 100%

• 8 Cilindros = 25% / 50% / 75% / 100%

458XL Recip at 20F & 95F

100.0

Como controlan la capacidad

los compresores??:Reciprocate



0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

Percent Capacity

%

OfFullLoad

Power

Cylinder Unloading


compresores Tornillos??:

• Los tornillos, usan mecanismo interno de una

corredera o guia que cubre la zona deseada deltornillo que representa la capacidad,

analogicamente como si fuera la Longitud del



analogicamente, como si fuera la Longitud del

Tornillo

• Otros Tornillos usan tapones debajo de los

rotores que simulan zonas de porcentaje como

los reciprocantes.


compresores Tornillos??:




compresores OTRAS OPCIONES??:

• Otro metodo posible es controlar la VELOCIDADDE GIRO del compresor

• Debemos recordar que los compresores son



q pBombas de Desplazamiento Volumetrico

• Luego un compresor da una Capacidad a unregimen de 3600 rpm

• y similarmente la mitad de capacidad a unregimen de 1800 rpm o 50% de velocidad degiro

Por que en Reciprocante ??• Aunque sabemos que los reciprocantes tiene el

mejor desempeño Energetico y no requieren el

uso de VFD, existen algunas razones para ello:

1. Lograr mas pasos de Capacidad adicionales a los

estandar



estandar

2. Minizar o eliminar el Cargue y Descargue ciclico

del compresor3. Minimizar la Corriente en el Arranque del Motor

4. Reducir Ruido

5. Reducir Desgaste

6. Y ciertas velocidad requeriran el uso de unaBomba Externa de Aceite

Por Que en los Tornillos ?• Para operar de forma mas eficiente (kW

consumido por T.R) en Cargas Parciales (

este item solo aplica a los Doble Tornillos

).



).

•Para usar un compresor de un tamañogrande para Cargas Pequeñas que

requeririan de un compresor adicional

• Para minimizar la corriente en el

arranque del Motor

Por Que en los Tornillos ?



100 %Carga

CargaParcial

EFICIENCIA A CARGA PARCIAL

• Los compresore de Tornillo tipicamente se van a cargaparcial descargando la Guia de Capacidad.

• En motores de velocidad fija y constante, la eficiencia esdegrada a cargas parciales por el Decremento oDescargue de la guia de Capacidad



Descargue de la guia de Capacidad.

•

Relacion de Compresion –

Con velocidad constante laEficiencia es RELATIVAMENTE no tan degradada enRelaciones de Compresion Bajas

• Pero, inversamente, la eficiencia es baja o degrada acargas parciales en relaciones de compresion Altas.

SOLUCION A LA INEFICIENCIA ACARGA PARCIAL

1. De acuerdo a la aplicacion y Relacion de

Compresion, uso de Variado deFrecuencia



2. Mantener La Guia de Capacidad Todo el

Tiempo Cargada al 100%3. Controlar Capacidad usando como

Variable no la Guia sino la VELOCIDAD.

QUE ES UN VFD ??

• VFD – Tipicamente 460VAC es alimentado a una Entrada de un Diodo

Rectificador

– Voltaje AC es convertido a Voltaje DC Bus

– El controlador crea un Pulso de un Algoritmo de Ancho de



gModulacion (PWM) para abrir la compuerta de potencia

– Los Transistores Aislados Bipolare de la Compuerta, son

abiertos y cerrados de manera rapidad para recrear una OndaSinosuidal parecida a la del motor.

– El controlador varia de Pulso y su ancho para variar asi lavelocidad delmotor.

– La relacion de Voltaje y Frecuencia(Hz) debe mantenerse

durante los cambios de velocidad (460v/60hz = 7.6;230v/30hz=7.6)

VFD Diagrama Bloque



F CTORES QUE DETERMIN N L

VELOCID D MINIM

• Diseño del Compresor y rodamientos que

usa • Diseño del Motor y Rechazo del Calor



• Aceite (viscosidad)

• Presion de Aceite

• Refrigerante (no-soluble o soluble al

aceite)


VELOCID D MINIM

• Muchos Compresores usan rodamientos

de tipo Buje que limita el uso develocidades o relaciones de 2:1 (1800rpm)



• Segundo Factor la LubricacionElastoHidrodinamica de los Rodamientos

LUBRICACION ElastoHidrodinamica

• Primero un lubricante es una substancia interpuesta entre dossuperficies que se encuentran en movimiento relativo y esta

substancia tiene el proposito de reducir desgaste y friccion entreellas. Un buen lubricante lubricara, protegera, enfriara, limpiara ysellara las superficies.

S d l ti d l b i i l t hid di i t



• Segundo: el tipo de lubricacion elastohidrodinamica se encontraraen todo tipo de rodamientos antifriccion. El elemento rodante formauna pelicula entre el elemento y las pistas.

• La formacion de la pelicula esta sujeta a la velocidad de operaciondel rodamiento y en un grado menor a la carga sobre el rodamiento.Si los rodamientos son operados con la VISCOSIDAD CORRECTApara la velocidad y carga, una pelicula elastohidrodinamica sedesarrollara lo suficientemente gruesa para separar las partesrotantes.


VELOCID D MINIM

• Viscosidades Mas Altas se requieren a bajas

velocidades

18CentiStokes



0

2

4

6

8

10

12

14

16

3600 3000 2400 1800 1600 1400 1200 1000 800 720

3600

3000

2400

1800

1600

1400

1200

1000

800

720

r.p.m.


VELOCID D MINIM

• La presion de aceite es desarrollada por la presion Diferencial entreSuccion y Descarga, pero viscosidad aumenta en la medida que la

velocidad baja, disminuyendo la facilidad de fluidez, necesitandouna mayor presion.

• Si el diferencial no es adecuado, la velocidad se limita hasta minimol 40%



el 40%.

•Dependiendo del Refrigerante, el aceite debe ser soluble con elrefrigerante

• Con Amoniaco se puede lograr regimenes bajos hasta 800 r.pm.(20% para regimen de 3600 rpm).

• Con Freon R-22 hasta 1200 r.p.m. (33%).


VELOCID D MINIM

• La velocidad de giro en los tornillos se definecomo ROTOR TIP SPEED o velocidad de Puntade Rotor

• Y esta definida como la velocidad que el rotordebe girar para impartir movimiento a su pareja



debe girar para impartir movimiento a su parejay a la MOLECULA DE GAS para hacer el efecto

de compresion.• A una baja velocidad de giro, el gas no fluira

dentro del compresor, perdiendo el efecto decompresion.

• Varia del Tamaño de Diametro del Rotor y Perfilde Lobulos.


VELOCID D MINIM

• Motores – Cuando los motores son reducidos en

velocidad, su abilidad para circular aire yrechazar el calor disminuye en forma cubica



• Un motor disminuido al 50% perdera un 87% de

flujo de aire a traves del estartor (50% x 50% x50% = 12.5%)

• 12.5% + 87.5% = 100%


VELOCID D MINIM

• Solucion a los Motores es incrementar el

tamaño y area de las aletas de ventilacion• Esto es un motor mas costoso

• Installacion de Ventiladores UNO o DOBLE de



• Installacion de Ventiladores UNO o DOBLE de

Forma y Operacion Permanente a Motores

Estandares Under 200HP not necessary.

• 200HP 500HP, 1 ventilador

• 500HP y por encima 2 ventiladores


VELOCID D MINIM

• El Flujo de Masas de Gas a traves de un

compresor depende de la posicion de la Guia deCapacidad y velocidad del compresor.



• Flujo Inadecuado, puede causar que la Inyeccion

de Aceite principal, inunde el compresor

• Esta inundacion del compresor puede destruir el

compresor por fallo o Golpe Hidraulico o Digestion

de Liquido


VELOCID D MINIM

Para Evitar el Golpe Hidraulico por el aceite

se :

• Limita que la Guia de Capacidad no descargue



q p gde cierto punto o posicion.

• Si la velocidad minima es 20%, la posicionminima para la guia es 40%. Si la velocidadminima es 50% la posicion es reducidad a 25%.(Max. Vel – Min. Vel ) / 2


VELOCID D MINIM

• Todo equipo rotatorio tiene velocidades criticas dondeentra en su frecuencia natural de resonancia y podria

vibrar hasta destruccion

• Perifericos o accesorios de todo el paquete tambien



Perifericos o accesorios de todo el paquete tambientiene elementos que podrian excitarse con esta vibracion

• Luego, debe evitarse que el VFD opere el compresor enestos rangos de Capacidad o Velocidad y deben serajustados en sitio o campo. No son facil de predecir oubicar.


VELOCID D MINIM

• Alto consumo de Corriente:

• Para mantener el mismo Torque y OndaSinosuidal del motor, La relacion de Voltaje y



j yFrecuencia(Hz) debe mantenerse durante los

cambios de velocidad (460v/60hz = 7.6;230v/30hz=7.6)

• A 50% de Velocidad, estara a 230 V y a 100%

3600 rpm estara nuevamente a 460V.

H RMONICOS

• Harmonicos seran

resultado del cambiode la Onda

sinusoidal y puede



sinusoidal y puede

afectar otros equiposalrededor o dentro de

la planta.

H RMONICOS

VSD INPUT CURRENT WITHOUT FILTER

3

4

6

5



1 2

Impedancia Electrica

• Todos los cables electricos tiene Impedancia oResistencia. Entre mas largo el cable o distancia, mayor

la impedancia.

• El PICO o PICOS de pulso de voltaje generado en elVFD se recrea en el terminal del motor y llega al



VFD se recrea en el terminal del motor y llega alenbobinado del motor debido a la desigualdad de

impedancia entre el cable del Motor (embobinado) y elcable de conexion

• Este reflejo recrea PICOS de Voltahe que pueden ser de3 a 4 veces la cantidad de Voltaje suministrado y con el

tiempo acortar la vida util del motor

CONSUMO MONO vs DOBLE



Vilter Single Screw

70

80

90

100

Mono y Relaciones de

Compresion



0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% Capacity

%

FullLoad

Power

High CR - Slides

Inter. CR - Slides

Low CR - Slides

Ideal

Vilter Single Screw

70

80

90

100

Mono sin VFD & Mono con

VFD



0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% Capacity

%

FullLoad

Power

Low CR - Slides

Low CR - VFD

CONCLUSIONES

• Un tornillo con VFD nunca sera rival para

un reciprocante compressor con lacombinacion de cargas parciales enmomentos o segundos, mientras que un



SIMPLE ON/OFF de los Descargadores

es mas rapido que un cambio develocidad

• Los VFD en Doble Tornillo estan mas paramejorar una DEFICIENCIA

CONCLUSIONES

• Aunque la Tecnologia de VFD cada dia es

mejor y mejora, aplicada en CompresoresTornillos, todavia tiene variantes como

Aceite Presion de Aceite Viscosidad



Aceite, Presion de Aceite, Viscosidad,

Calor del Motor, Calor de VFD, etc… quelimita usar el VFD para cargas por debajo

del 50% al 10% y solo es posible para

Cargas por encima del 50% al 100%

CONCLUSIONES

• Si el VFD solo es eficiente para Cargas

Parciales por encima del 50% al 100%, lo quedebe preguntarse cada Cliente, es cuantasveces al dia y que tan frecuente y largas sonestas cargas para justificar el uso de VFD



estas cargas para justificar el uso de VFD.

• Y EN EL MOMENTO DE INVERSION DECOMPRESORES, BUSCAR UN ALTERNATIVACOMO EL MONO TORNILLO QUE NO

REQUIERE EL VFD Y TIENE PREMIUMS PORENCIMA DEL DOBLE

GRACIAS

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