EUNIVERSIDAD NACIONAL DE

TRUJILLO

Curso:

DISEÑO DE INSTALACION DE

REFRIGERACION

Tema:

CONTROL DE LA HUMEDAD Y OTROS CONTAMINANTES EN UN SISTEMA DE

REFRIGERANTES

Escuela:

INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

Alumno:

MORENO VERA, ROSA TATIANA

GUADALUPE

2015

CONTROL DE LA HUMEDAD Y OTROS CONTAMINANTESEN SISTEMAS DE REFRIGERANTE

1. HUMEDAD:

Es un contaminante importante y universal en los sistemas de refrigeración. La cantidad de humedad en un sistema refrigerante debe mantenerse por debajo de un máximo permitido para una satisfactoria operación. La humedad debe ser retirada de los componentes durante la fabricación y montaje para reducir al mínimo la cantidad de humedad en el conjunto completo. Cualquier humedad que entra durante instalación o mantenimiento deben ser retirados de inmediato.

FUENTES DE HUMEDAD

La humedad en un sistema de refrigerante tiene resultados como:

Inadecuado secado de equipos en fábricas y operaciones de servicio Introducción durante las operaciones de instalación o servicio en el campo fugas del lado de baja, lo que resulta en la entrada de aire cargado de humedad La fuga de intercambiadores de calor refrigerados por agua Oxidación de algunos lubricantes de hidrocarburos que producen humedad La humedad entrar en un sistema de refrigerante a través de mangueras

herméticas y sellos

EFECTOS DE LA HUMEDAD

El exceso de humedad en un sistema de refrigeración puede causar uno o todas las siguientes reacciones adversas:

La formación de hielo en las válvulas de expansión, tubos capilares, o evaporadores La corrosión de metales, chapado en cobre Daño químico al aislamiento del motor en compresores herméticos u otros

materiales del sistema Hidrólisis de lubricantes.

Hielo o hidrato sólido se separa de los refrigerantes si la concentración de agua es lo suficientemente alta y la temperatura lo suficientemente baja, La separación de agua en forma de hielo o líquido también se relaciona con la solubilidad de agua en un refrigerante. Esta solubilidad varía para diferentes refrigerantes y con la temperatura (Tabla 1). Varios investigadores han obtenido resultados diferentes en la solubilidad del agua en R-134a. . La mayor solubilidad del agua en un refrigerante, menor es la posibilidad de que el hielo o el agua líquida se separará en un sistema de refrigeración.

Tabla 1 solubilidad del agua en fase líquida de

Ciertos Refrigerantes

La congelación de válvulas de expansión o tubos capilares puede ocurrir cuando la humedad excesiva está presente en un sistema de refrigeración. Formación de hidrato o hielo en los evaporadores pueden aislar parcialmente el evaporador y reducir la eficiencia o el sistema causa el fracaso.

El exceso de humedad provoca aislamiento de papel o poliéster motor a volverse frágil, que puede causar falla prematura del motor. Sin embargo, no todos los aislamientos de motor se ven afectados negativamente por la humedad. La cantidad de agua en un sistema de refrigerante debe ser lo suficientemente pequeño para evitar separación de hielo, la corrosión y ruptura del aislamiento.

MÉTODOS DE SECADO:

Antes de abrir el equipo para el servicio, el refrigerante debe aislarse o recuperarlo en un recipiente de almacenamiento externo. Después de la instalación o servicio, los gases no condensables (aire), debe ser eliminado con una bomba de vacío conectada preferentemente a tanto de aspiración y puertos de servicio de descarga.

La presión absoluta debe reducirse a 1 mm de mercurio o menos, lo que está por debajo de la presión de vapor de agua a temperatura ambiente.

El secado puede tomar un prolongado período y requiere frecuentes cambios de lubricante en la bomba de vacío.

Si el refrigerante en el receptor bombeo es para ser reutilizado, debe ser completamente seca antes de ser reintroducido en el sistema.

INDICADORES DE HUMEDAD

Elementos sensibles a la humedad que cambian de color según contenido de humedad puede calibrar el nivel de humedad del sistema; el color da cambios a nivel suficientemente bajo como para estar a salvo. Las instrucciones de los fabricantes se deben seguir porque el punto de cambio de color es también afectado por la temperatura del líquido de línea y el refrigerante utilizado.

MEDICION DE LA HUMEDAD:

El contenido de humedad a ser medido es generalmente en el intervalo de partes por millón, y los procedimientos requieren equipos de laboratorio especial y técnicas.

El método de Karl Fischer es adecuado para medir la humedad contenida en un refrigerante, incluso si contiene aceite mineral, el método sigue siendo las comunes prácticas de la industria para determinar el contenido de humedad en los refrigerantes.

La muestra de refrigerante se burbujea a través de alcohol metílico previamente secado en un matraz de vidrio sellado especial; cualquier agua presente se queda con el alcohol. En la valoración volumétrica, se añade reactivo de Karl Fischer, y la solución se ajustó inmediatamente a un electrométrico "punto muerto" punto final. El reactivo reacciona con cualquier humedad presente de manera que la cantidad de agua en la muestra puede calcularse a partir de una calibración previa del reactivo de Karl Fischer.

En valoración volumétrica (ARI Standard 700c), se valora el agua con yodo que se genera electroquímicamente. El instrumento da medidas de la cantidad de carga eléctrica utilizados para producir el yodo y valorar el agua y calcular la cantidad de agua presente.

Estos métodos de valoración, considerados entre los más precisos, también son adecuados para medir el contenido de humedad de lubricante no utilizado u otros líquidos.

El método gravimétrico para medir el contenido de humedad de refrigerantes, no se utiliza ampliamente en la industria. En este método, una cantidad medida de vapor de refrigerante se hace pasar a través de dos tubos en serie que contiene pentóxido de fósforo, la humedad presente en el refrigerante reacciona químicamente con el P2O5 y aparece como un aumento de masa en el primer tubo; El segundo tubo se utiliza como una tara.

Thrasher et al. (1993) que se utiliza la espectroscopia de resonancia magnética nuclear para determinar las solubilidades de humedad en R-134a y R-123. Otro método, la espectroscopia de infrarrojos, se utiliza para el análisis de humedad, pero requiere una muestra grande para resultados precisos y está sujeto a interferencia si lubricante está presente en el refrigerante.

DESECANTES

Los desecantes utilizados en sistemas de refrigeración se adsorben o reaccionan químicamente con la humedad contenida en un refrigerante.

El desecante está contenido en un dispositivo llamado (secadora también deletreado) secador o filtro secador y se puede instalar ya sea en el líquido o la línea de succión de un sistema de refrigeración.

Los desecantes deben eliminar la mayor parte de la humedad y no reaccionar desfavorablemente con cualquier otro material en el sistema. Alúmina activada, gel de sílice, y tamices moleculares son los desecantes más utilizados aceptable para el secado de refrigerante

Los fabricantes ofrecen combinaciones de desecantes que pueden ser utilizado en un solo secador y puede tener ventajas sobre una única desecante debido a que pueden adsorber una mayor variedad de contaminantes de refrigeración. Dos combinaciones son alúmina activada con molecular tamices y gel de sílice con tamices moleculares.

Los desecantes están disponibles en formas granular, grano, y de bloque. Sólido desecantes centrales, o formas de bloque, se componen de bolas de desecantes, gránulos, o ambos mantienen unidos por un aglutinante (Walker 1963)

No se recomiendan los desecantes que ocupan agua en una reacción química. El cloruro de calcio reacciona con el agua para formar un líquido corrosivo. Óxido de bario es conocido por causar explosiones. Perclorato de magnesio y perclorato de bario son agentes oxidantes poderosos, que son potenciales de riesgos en explosiones con presencia de un lubricante. Fosforoso pentóxido es una excelente desecante, pero su forma de polvo fino hace que sea difícil de manejar y produce una alta resistencia a gas y líquido fluir.

Tabla 2 Reactivación de desecantes

Los desecantes adsorben fácilmente la humedad y deben ser protegidos en contra de ella hasta que esté listo para su uso. Si un desecante ha cogido humedad, que puede reactivarse en condiciones de laboratorio calentando para alrededor de 4 h a una temperatura adecuada, preferiblemente con una purga de aire seco o en un horno de vacío (Tabla 2).

Desecantes adsorbentes tienen función de retención (adsorción) de humedad en sus superficies internas. La cantidad de agua adsorbida de un refrigerante por un adsorbente en el equilibrio está influenciado por (1) de poro volumen, tamaño de poro, y características de la superficie del adsorbente; (2) la temperatura y contenido de humedad del refrigerante; y (3) la solubilidad de agua en el refrigerante.

Figuras 1 a 3 son curvas de equilibrio (conocido como isotermas de adsorción) para diversos desecantes adsorbentes con R-12 y R-22. Estas curvas son representativas de los materiales disponibles comercialmente.

Las figuras curvas 1 y 2 muestran la humedad de equilibrio de tres comunes desecantes adsorbentes en secado R-12 y R-22 a 75 ° F. como se muestra. Generalmente, un refrigerante en el que la humedad es más soluble requiere más desecante para el secado adecuado que uno que tiene menos solubilidad.

La Figura 3 muestra el efecto de la temperatura sobre el equilibrio de humedad, capacidades de alúmina activada y R-12. Mucho más alto del agua las capacidades se obtienen a temperaturas más bajas, lo que demuestra la ventaja de la localización de los secadores de alúmina en puntos relativamente fría en el sistema.

La Figura 4 muestra la capacidad de agua de un tamiz molecular en un líquido R-134a a 125 ° F. Estos datos se obtuvieron usando el Karl Fischer método similar al que se describe en Dunne y Clancy (1984). Cavestri y Schafer (1999) determinaron la capacidad de agua durante tres desecantes comunes en R-134a cuando se añadió POE lubricante el refrigerante

Las figuras 5 y 6 muestran la capacidad del agua para el tipo 3A tamices moleculares, activadas perlas de alúmina, y unidos activados núcleos de alúmina en R-134a y 2% de lubricante POE a 75 ° F y 125 ° F.

Fig. 1 Curvas de humedad de equilibrio para la I-12 y TresLos desecantes comunes en 75 ° F

Fig. 2 Curvas de humedad de equilibrio para la I-22 y TresLos desecantes comunes en 75 ° F

Fig. 3 Curvas de equilibrio de humedad de alúmina activada A varias temperaturas en R-12

Fig. 4 Curvas de Equilibrio de humedad Tamiz molecular enR-134a y 125°F

Fig. 5 Curvas de humedad de equilibrio de Tres ComúnLos desecantes en R-134a y el 2% de lubricante POE a 75 ° F

Fig. 6 Curvas de humedad de equilibrio de Tres ComúnLos desecantes en R-134a y el 2% de lubricante POE a 125 ° F

APLICACIONES DESECANTES

Además de la eliminación de agua, desecantes pueden adsorber o reaccionar con ácidos, colorantes, aditivos químicos, y la reacción lubricante refrigerante productos

Ácidos: Generalmente los ácidos pueden dañar los sistemas de refrigerante. La cantidad de ácido de un sistema de refrigerante tolera depende en parte de la tamaño, diseño mecánico y la construcción del sistema, el tipo de aislamiento del motor, tipo de ácido, y la cantidad de agua en el sistema.

Colores: Materiales coloreados con frecuencia son adsorbidos por alúmina activada y gel de silicona y ocasionalmente por sulfato de calcio y tamices moleculares. Colorantes detectores de fugas pueden perder su eficacia en sistemas con desecante. La interacción del colorante y más seco debe ser evaluada antes de poner un colorante en el sistema.

Deterioro productos lubricantes. Los lubricantes pueden reaccionar químicamente para producir sustancias que se adsorben por los desecantes. Algunos de éstos son hidrófobos y, cuando adsorbido por el desecante, puede reducir la velocidad a la que puede adsorber agua líquida.

Productos Químicos. Los refrigerantes que pueden ser adsorbidos por desecantes provocan que la temperatura aumente considerablemente más seco cuando el refrigerante se admite por primera vez. Este aumento de la temperatura no es el resultado de la humedad en el refrigerante, pero el calor de adsorción del refrigerante. Aditivos lubricantes pueden ser adsorbidos por gel de silicona y alúmina activada. Debido al pequeño tamaño de los poros, tamices moleculares generalmente no se adsorben aditivos o lubricante.

SECADEROS

Un secador es un dispositivo que contiene un desecante. Recopila y mantiene humedad, sino que también actúa como un filtro y absorbedor de ácidos y otros contaminantes. Para evitar que la humedad se congele en la válvula de expansión o capilar tubo, un secador se instala en la línea de líquido cerca de estos dispositivos. Lugares calientes deben ser evitados. Secaderos pueden funcionar en la baja presión a lado de los dispositivos de expansión, pero esto no es la ubicación preferida (Jones 1969).

La humedad se reduce a medida que el refrigerante líquido pasa a través de un secador. Sin embargo, Krause et al. (1960) demostró que es un tiempo considerable requerido para alcanzar el equilibrio de humedad en una unidad de refrigeración.

2. OTROS CONTAMINANTES:

LOS CONTAMINANTES METÁLICOS Y SUCIEDAD

Partículas contaminantes pequeñas con frecuencia quedan en los sistemas de refrigeración durante la fabricación o reparación como virutas de cobre, acero, o aluminio; óxido de cobre o de hierro; cloruro de cobre o de hierro; soldadura escala; soldadura fuerte o soldadura de flujo; arena; y otra suciedad. Todo esto puede generar los diversos problemas como:

Alojamiento en el aislamiento del motor de un sistema hermético, donde actúan como conductores entre bobinas del motor individuales o lijar el recubrimiento de alambre cuando la flexión de los devanados se produce

Depositar en los bloques de terminales y que actúa como un conductor Al conectar la pantalla válvula de expansión o tubo capilar Depositar en los asientos de succión o la válvula de descarga, de manera

significativa la reducción de la eficiencia del compresor Tapar agujeros de aceite en las piezas del compresor, lo que lleva a la lubricación

inadecuada El aumento de la tasa de descomposición química [por ejemplo, a temperaturas

elevadas, R-22 se descompone más fácilmente cuando está en contacto con polvo de hierro, óxido de hierro, óxido de cobre o (Norton 1957)]

Taponamiento de secadores.

CONTAMINANTES ORGÁNICOS: LODOS, CERA, Y TRAS

Contaminantes orgánicos en un sistema de refrigeración con un aceite mineral lubricante puede aparecer cuando los materiales orgánicos tales como aceite, aislamiento, barniz, juntas y adhesivos se descomponen.

Los materiales orgánicos pueden ser parcialmente soluble en el refrigerante / mezcla de lubricante o pueden llegar a serlo cuando se calienta, circulan en el sistema de refrigeración y puede tapar pequeños orificios.

Los siguientes contaminantes deberían ser evitados:

Parafina (típicamente encontrado en lubricantes de aceite mineral) silicona (que se encuentra en algunos lubricantes de la máquina) ftalato (que se encuentra en algunos lubricantes de la máquina)

Si los materiales orgánicos son manejados de manera inadecuada, ciertos contaminantes permanecen. Las resinas utilizadas en barnices, revestimiento de cables, o selladores de casting no puede ser curada adecuadamente y puede disolver en el refrigerante / mezcla de lubricante.

El resultado de la contaminación orgánica se nota con frecuencia en el dispositivo de expansión. Materiales disueltos en el refrigerante / lubricante mezcla, bajo condiciones de la línea de líquido, puede precipitar a la menor temperatura en el dispositivo de expansión, lo que resulta en o restringido enchufado tubos capilares o válvulas de expansión pegajosas.

Estos contaminantes se pueden eliminar seleccionando cuidadosamente materiales y la limpieza estrictamente de control durante la fabricación y montaje de los componentes, así como el sistema final. Debido a que el calor degrada la mayoría de los materiales orgánicos y mejora reacciones químicas, las condiciones de funcionamiento con excesivamente alto de descarga o temperaturas de la superficie de apoyo se deben evitar para prevenir la formación de productos de degradación.

AGENTES DE LIMPIEZA RESIDUALES

Los disolventes utilizados para limpiar las piezas del compresor son probables contaminantes si se deja en los equipos frigoríficos. Solventes en esta categoría se consideran líquidos puros sin aditivos. Si los aditivos están presentes, son materiales reactivos y no debe estar en un sistema de refrigeración. Algunos disolventes son relativamente inofensivos para la estabilidad química del sistema de refrigeración, mientras que otros inician o aceleran las reacciones de degradación.

Una pequeña cantidad de las siguientes contaminantes pueden causar fallo del sistema:

• Cloruros (que se encuentran típicamente en disolventes clorados)• Ácido o álcali (que se encuentra en algunos productos de limpieza a base de agua)• Agua (componente de productos de limpieza a base de agua)

GASES NO CONDENSABLES

Gases distintos del refrigerante, son otro contaminante frecuente que se encuentra en los sistemas de refrigeración. Estos gases se dan como resultado (1) a partir de evacuación incompleta, (2) cuando se liberan materiales funcionales sorbidos los gases o se descomponen para formar gases a una temperatura elevada durante el funcionamiento del sistema, (3) a través de fugas de lado bajo, y (4) a partir de reacciones química durante la operación del sistema.

Gases químicamente inertes, que no se licuan en el condensador, reducen la eficiencia de enfriamiento. La cantidad de gas inerte, no condensable que es perjudicial depende del diseño y el tamaño de la refrigeración unidad y de la naturaleza del refrigerante.

Los gases que se encuentran en unidades de refrigeración herméticos incluyen nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, e hidrógeno. Los tres primeros originan a partir de los gases de evacuación de aire incompleta o una fuga del lado bajo. El dióxido de carbono y monóxido de carbono por lo general formar cuando se sobrecalienta el aislamiento orgánico. El hidrógeno ha sido detecta cuando un compresor está experimentando el desgaste del cojinete grave. . Estos gases también se encuentran donde se ha producido una reacción significativa de refrigerante / lubricante.

3. PROCEDIMIENTO DE LIMPIEZA DEL SISTEMA DESPUÉS DE LA QUEMA DE MOTOR HERMÉTICO:

Después de una quema de motor hermético, el sistema debe ser limpiado a fondo para eliminar todos los contaminantes.

PROCEDIMIENTO

A. Asegúrese de que se ha producido un agotamiento, Investigación debe incluir lo siguiente pasos:

a) Compruebe el voltaje adecuado.b) Compruebe que el compresor esto frío al tacto. Una interna sobrecarga

interna abierta podría evitar que el compresor arranque.c) Compruebe el motor del compresor de tierra inadecuada utilizando Un

megóhmetro o un óhmetro de precisión.

d) Compruebe los cables externos y los componentes de arranque.e) Obtener una pequeña muestra de aceite del compresor, examinarlo

para la decoloración, y analizarla para la acidez.

B. Seguridad. Además de los riesgos eléctricos, personal de servicio deben ser conscientes del peligro de quemaduras de ácido. Si el lubricante o lodos en un compresor quemado no debe ser tocado, el desgaste de goma de los guantes para así evitar una quemadura de ácido posible.

C. Sugerencias adicionales:

a) Si se requiere un cambio en el secador de la línea de succión, cambiar el lubricante en el compresor cada vez que los núcleos se cambian, si lo permite el diseño del compresor.

b) Retire la línea de succión más seca después de varias semanas de sistema operación para evitar la caída de presión excesiva en la línea de succión. Este problema es particularmente significativo en la refrigeración comercial sistemas.

c) Los gases no condensables se pueden producir durante el agotamiento.

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DEL SISTEMA Y PROCEDIMIENTOS:

Debido a las características únicas del sistema, los procedimientos descritos aquí pueden requerir adaptaciones.

Si una muestra de lubricante no se puede obtener del compresor nuevo, encontrar otra manera de obtener una muestra del sistema.

En compresores semihermético, retire la culata a determinar la gravedad de la quemadura. Desmonte el compresor para limpieza con disolventes y la mano limpia para eliminar los contaminantes.

En las bombas de calor, la válvula de cuatro vías y el compresor deben ser cuidadosamente inspeccionado después de una quemadura. En la limpieza de una bomba de calor después una quema de motor, es esencial para eliminar cualquier secador originalmente instalado en la línea de líquido. Estos secadores pueden ser reemplazados por limpieza, o un secador BiFlow pueden ser instalados en el común de inversión línea de líquido.

Sistemas con una carga crítica requieren un esfuerzo particular para un funcionamiento correcto después de la limpieza. Si un líquido línea más seco de gran tamaño es instalado, se debe agregar un cargo adicional. Comprobar con el fabricante más seco para las especificaciones.

4. CONTROL DE CONTAMINANTES EN RETROFIT:

El término "refrigerante" en esta sección se refiere a un fluorocarbono fluido se ofrece como un posible sustituto de un CFC de trabajo, ya sea que la sustitución se compone de un producto químico, un azeótropo de dos productos químicos, o una mezcla de dos o más productos químicos.Preocupaciones de control de contaminantes para reequipamiento de un sistema de CFC a una caída refrigerante alternativo en las siguientes categorías:

La contaminación cruzada de los refrigerantes antiguos y nuevos. esto debe evitarse a pesar de que por lo general hay ninguna compatibilidad química problemas entre la CFC y sus refrigerantes de reemplazo. Un problema con la mezcla de refrigerantes es que es difícil de determinar el rendimiento del sistema después de la modificación. Presión / temperatura las relaciones son diferentes para una mezcla de dos refrigerantes que para cada refrigerante individualmente.

La contaminación cruzada de viejo y nuevo lubricante. Equipo fabricantes suelen especificar que el lubricante existente sea reemplazado con el lubricante que consideran adecuados para su uso con una dado refrigerante HFC. En algunos casos, el nuevo lubricante es incompatible con el anterior o con residuos clorados presentes. En otros casos, el viejo lubricante es insoluble con el nuevo refrigerante y tiende a acumularse en el evaporador, interfiriendo con la transferencia de calor.

Compatibilidad química de los componentes del sistema con viejos y nuevos fluidos. Uno de los pasos preparatorios en una modificación es confirmar que bien los materiales existentes en el sistema son aceptables o que los materiales de repuesto están a su disposición para ser instalados en el sistema durante la reconversión. Refrigerantes de fluorocarbono generalmente han resultados muy agresivos. Esta característica puede conducir a la hinchazón y la extrusión del polímero anillos O, socavar sus capacidades de sellado. El material también puede ser extraído de polímeros, barnices y resinas utilizadas en hermético devanados del motor.

5. DESCONTAMINACION DEL REFRIGERADOR:

Descontaminación Chiller se utiliza para limpiar alternativo, rotatorio tornillo y máquinas centrífugas. Los grandes volúmenes de refrigerante son circulados a través de un enfriador contaminada mientras continuamente siendo recuperada. Se ha utilizado con éxito para restaurar muchos enfriadores a especificaciones de funcionamiento. Algunos refrigeradores se han guardado de jubilación anticipada por los procedimientos de descontaminación. Variaciones del procedimiento son múltiples y se han utilizado para burnouts, barriles inundados de agua, las incursiones de partículas, contaminación química eventos, fugas de salmuera, y tiras de petróleo.

Una técnica usada con frecuencia es llevar a cabo numerosos ciclos de proceso por lotes, aumentando así la basada velocidad-componente de limpieza. El exceso de aceite se despojó a mejorar la eficiencia de la transferencia de calor enfriador. La carga de aceite completo puede ser eliminada en la preparación para la conversión de refrigerante.