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PURGADOR DE AIRE Y DESHIDRATADOR DE AGUA EN SISTEMAS DE REFRIGERACION INDUSTRIAL

Ing. Ernesto Rodriguez

Efectos de Aire en el Sistema

• Incremento en el costo de consumo eléctrico.

• Cuando la presión de descarga se incrementa el compresor tiene que sobretabajar para mantener la presión de succión. Como se resultado el compresor requiere mas energía eléctrica. Una regla rápida para estimar este incremento es por cada 4 PSI de incremento en la descarga el consumo eléctrico se incrementará un 2%.

• Incrementa los costos de mantenimiento

• Una Temperatura de condensación alta y presión alta incrementa el desgaste del equipo en muchas formas. La presión de descarga alta crea un esfuerzo extra en los rodamientos del compresor y motores eléctricos. Además una presión alta incrementa el daño a los empaques de los componentes del sistema. La temperatura de condensación alta disminuye la vida de las válvulas del compresor y el colapso del aceite lubricante.


• Cómo se aceleran los síntomas ?

• Si hubiera absorción de aire por el sistema de refrigeración, habrá presencia de oxígeno y agua. El aceite expuesto al oxígeno, agua y calor (del proceso de compresión) se descompondrá como resultado de varias reacciones químicas:

• Oxidación

• Agua + Oxígeno + Aceite o Precursores + Acido Orgánico

• Nitración

• Agua + Nitrógeno + Aceite o Precursores + Acido Orgánico

La presencia de aire aumenta la presion de condensacion. Como resultado la energia que requiere el compresor se incrementara. Por cada 10 PSI de incremento en la presion de condensacion, se vera un aumento de un 6% en el consumo energetico del compresor.


Las Purgas Ahorran Dinero

La energia que se desperdicia cuando el compresor esta operando, sera tan alta como la presion de decarga.

Beneficios de Purga de Aire Continua

Causas de Entrada de Aire en el Sistema

El aire entra al sistema por dos formas mas comunes:

• Para sistemas en vacio: El aire es inyectado al sistema por medio de fugas.

• Para todos los sistemas: El mantenimiento realizado al sistema y que no son sometidos a un buen vacio antes de regresar a operacion.

¿Como se Cuanto Aire es en mi Sistema?

La presión excesiva se determina verificando la presión del condensador actual contra la presión teórica para el amoniaco puro con la temperatura del condensador.

Por Ejemplo:

• La temperatura de salida del condensador: 89°F

• La presion de salida del condensador: 180 psig

• Presion del amoniaco puro a 89°F: 163.0 psig

• Diferincia de presion causada por el aire: 180.0 psig – 163.0 psig = 17 psig

RELACION DE PRESION-TEMPERATURA

– AMONIACO SATURADO

Temp. Psig Temp. Psig Temp. Psig

70 °F 114.1 80 °F 138.3 90 °F 165.9

71 °F 116.4 81 °F 140.9 91 °F 168.9

72 °F 118.7 82 °F 143.6 92 °F 171.9

73 °F 121.0 83 °F 146.3 93 °F 174.9

74 °F 123.4 84 °F 149.0 94 °F 178.0

75 °F 125.8 85 °F 151.7 95 °F 181.1

76 °F 128.3 86 °F 154.5 96 °F 184.2

77 °F 130.7 87 °F 157.3 97 °F 187.4

78 °F 133.2 88 °F 160.1 98 °F 190.6

79 °F 135.8 89 °F 163.0 99 °F 193.9


Refrigerant

Shell and TubeCondenser

= Excess Pressure Due to Air

= Design Pressure

Design Pressure

Above Design Pressure

Man

ual

Pu

rgin

g

No

Pur

gin

g

Auto-Purger Operating Continuously

EvaporativeCondenser

CoolingWater

Air

f1-bab-nh3purger

Purga de Aire en Puntos Multiples

• Esto es dificil de determinar en donde el aire se podra colectar del sistema.

• Las estaciones climaticas

tambien afectan en donde se puede colectar el aire. En un verano caliente el aire se puede concentrar en donde existe baja temperatura, Recibidores de alta presion que se encuentran dentro de un edificio. En un invierno frio esto puede actuar en forma contraria.

• Por eso es importante realizar las purgas en un punto a la vez. La purga en puntos multiples es la unica forma efectiva para remover el aire del sistema.

Purgar Aire en un Punto a la Vez

Todas las valvulas estan abiertas

En los puntos de purga

al Purgador

(baja presion)

155.3 psig 155.0 psig 155.8 psig 155.5 psig

• El cabezal de purga se conecta por medio de las válvulas solenoides cada una de las conexiones de purga de los condensadores. • Cuando el sistema de purga opera en automático el ciclo es en cada uno de los puntos de purga activándose solamente una solenoide a la vez. • Si se operan más de una solenoide al mismo tiempo el aire será removido solamente en el punto de presión más alta.

Localizacion de los Puntos de Purga

• Los puntos de purga están en los puntos más óptimos para la colección de aire.

• Por lo general estos puntos de purga están localizados en los puntos de más baja temperatura, las áreas de más baja velocidad de gas en los condensadores de alta presión.

• Para los condensadores evaporativos los puntos de purga óptimos son el cabezal de descarga del líquido. El punto de purga debe de situarse en la parte superior del tubo para no inundar el purgador.

Localizacion de los Puntos de Purga

• Recibidores con la entrada en un punto. El punto de purga debe de ser en la parte superior opuesta de la entrada.

• Recibidores con la entrada en el centro los puntos de purga deben ser in la parte superior de cada esquina.

Inlet

Outlet

Purge Point

Purge PointPurge Point

Air collects at the coolest, lowest velocity areas

Inlet

Outlet

Air

AirAir

Localizacion de los puntos de Purga

• Deben ser libres de liquido

• Sin trampas de Liquido

• No debe de pasar en areas frias a menos que este aislado

• Deben ser dirigidos hacia el purgador

• Inundar las lineas de los puntos de purga inundara el purgador de liquido.

CONDENSER CONDENSER CONDENSER

RECEIVER

AUTO-PURGER AP (ALL MODELS)

PURGE POINT SOLENOID

VALVE (TYPICAL)

LIQUID DRAIN LINE FROM CONDENSER

PITCH FOUL GAS LINES TOWARD PURGER1/2" (12 MM) LINE SIZE UP TO 200–300 FEET (61–92 M)3/4" (19 MM) LINE SIZE FOR LONG PURGE GAS LINESOR WHERE TWO PURGERS ARE PURGING ACOMMON PURGE POINT

1/2" PORTPURGE POINTSOLENOID (TYPICAL)

(NO TRAPS ALLOWED)

CONDENSERINLET (TYPICAL)

PURGE POINT CONNECTION ONTOP OF OUTLET PIPE OF EACHCIRCUIT IN CONDENSER (TYPICAL)

PURGE POINT SOLENOID VALVE(TYPICAL). LOCATE SOLENOIDVALVE NEAR THE PURGE POINTAT THE SAME OR HIGHER

CONDENSER OUTLET (TYPICAL)

FOUL GAS LINE TO PURGER

1/2" (13 MM) HIGH-PRESSURE LIQUID LINE

3/4" (20 MM) MINIMUM SUCTION LINE TOPROTECTED SUCTION ACCUMULATORMINIMUM OF 1" (25 MM) ON

ELEVATION THAN THATOF THE PURGE POINT

HALOCARBON PURGER

Operacion de Purgador de Gases no Condensables no Electrico

Purgador de Gases no Condensables Electrico

Daños en componentes del sistema de refrigeración

Los Efectos del Agua en el Sistema

• El agua sera colectada en la parte de baja del sistema. Solamente el gas puede circular en el area de baja del sistema asi que el agua se quedara en el area de baja.

• El agua que entre en la parte de alta del sistema eventualmente migrara a el area de baja por medio del refrigerante liquido.

• En sistemas de dos etapas o mas el agua eventualmente sera colectada en el recipiente de la etapa de mas baja presion.

Los Efectos del Agua en el Sistema

• Si se contaminan con agua, plantas con pequeñas cargas de amoníaco deben ser vaciadas, evacuadas y recargadas con nuevo amoníaco anhidro (seco).Nunca use amoníaco destinado a uso agrícola para cargar una instalación frigorífica.

• En plantas con grandes cargas de amoníaco debe instalarse un separador de agua hasta que el contenido de agua sea reducido a un nivel aceptable (0.2%).

Efectos del Agua en el Sistema

• Baja eficiencia en el sistema

• Incremento en el consumo electrico

• 10% agua → 4 °F penalty en la succion

• 20% agua → 10 °F penalty en la succion

• Trabajar los compresores a una presion de succion mas baja de la necesaria implica un consumo mas alto de energia en comparacion de no haber agua en el sistema


Dando como ejemplo la temperatura de un evaporador que tenga agua en el amoniaco. Requerira una succion mas baja:

• Amoniaco puro tiene una temperatura de

saturacion de -4 °F y tiene una presion de saturacion de 12.9 psig.

• Amoniaco con agua con una solucion de un 10%

de agua 90% amoniaco por peso a la misma temperatura de -4°F tiene una presion de saturacion de 10.2 psig.

• Para mantener la temperatura del evaporador a -

4 °F en un sistema con un 10% de agua. La diferiencia en la presion de succion 12.9 – 10.2 = 2.7 psi mas bajo cuando no se tiene presencia de agua.


10" Hg

0

5

10

15

20

25

30

0% 5% 10% 15% 20%

Su

ctio

n P

ress

ure

, psi

g

Water Concentraion by Weight

+14 °F Evaporator

-4 °F Evaporator

-22 °F Evaporator

Ammonia / Water Solutions

Suction Pressure Penalty of Water

4.1 psid

= 4.4 °F

9.0 psid

= 10.4 °F

2.7 psid

= 4.2 °F5.9 psid

= 9.7 °F

1.7 psid = 3.8 °F3.8 psid

= 9.0 °F

20" Hg

-40 °F Evaporator1.0 psid = 3.4 °F 2.3 psid

= 8.3 °F


RETA – Celebrating 100 years of Service

-40oF Temperatura de Diseño de Operaciòn

Presion de Succion Requirida en el Diseno = 8.7" Hg. Vacio

% Agua

Presion de

Succion

Requerida

Perdida de la

Capacidad del

Compresor

BHP/TR

(booster +

Etapa Alta)

0 8.7" 0 2.21

10 10.6" 8% 2.34

20 13.3" 21% 2.62

30 16.6" 37% 3.04

40 20" 54% 3.70

RETA National Conference

Oct-96

Jon M. Edmonds

Causas de Entrada de Agua en el Sistema

• La forma mas comun de entrada de agua al sistema es con el aire.

• El aire tiene un porcentaje de humedad relativa.

• Siempre que el aire se filtra al sistema una cantidad de humedad tambien es se filtra.

Causas de Entrada de Aire en el Sistema

• La humedad entra al sistema en dos formas mas comunes:

• Cuando el sistema esta en vacio cuando existen fugas la humedad entra por medio de la fuga.

• Para todos los sistemas o en porciones de los sistemas que no se han sometido a un buen vacio anter de restablecer el servicio.

Como se Determina Cuando Existe Agua en el Sistema

• Compare la temperatura del liquido en el lado de baja con las tablas de presion de amoniaco.

• Obtener una muestra por medio de una probeta de Cold Flo por el cual se puede detrminar el volumen de Amoniaco-Agua y permite que el amoniaco se evapore. Aplicando factores de correccion con la muestra que queda, se puede derminar la concentracion de agua en partes por millon(ppm).

Los lugares de muestreo ubicaciones sugeridas desde el que tomar muestras son las siguientes: - Sistemas de bomba Mecanica - De la tubería de descarga - Sistemas de presión de gas - Desde la línea de transferencia entre el tanque de transferencia y el tanque receptor de presión controlada - Sistemas inundados - La válvula de drenaje de aceite en la pierna líquido de depósito de compensación - Sistemas DX - La línea de transferencia de líquido del acumulador


Regenerador de Amoniaco

Como se Remueve el Agua del Sistema

Para remover el amoniaco y concentrar el agua se necesita :

• Baja presion

• Alta temperatura

Coleccion de Agua en el Punto de mas Baja Presion

This drawing is for illustration purposes only

and should not be used for actual engineering

or installation. Not to scale.


RETA – Celebrating 100 years of Service

Removiendo el Aire

Removiendo el Agua

Conclusion

Los sistemas de refrigeracion de amoniaco tiene una cantidad significante de aire y agua, por lo que se puede obtener un buen ahorro de costos energeticos al remover el aire y el agua.

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