Trabajo Técnico No. 3 - IIAR ORG Conference... · Por fugas en prensa estopas o vástagos de válvulas, sellos mecánicos del compresor, empaques principalmente donde existan bridas

© IIAR 2016 1

Resumen:

En todo sistema de refrigeración existe la posibilidad de que se encuentren agentes contaminantes como aire, agua y gases no condensables, que ocasionan efectos como congelación interna, cristales de hielo a partir de la presencia de agua, disminución en propiedades de lubricación de los aceites, altas presiones de operación, migración de aceite a evaporadores, deficiencias de transferencia térmica, sobrecalentamiento, y en algunos casos fallas y daños mecánicos a componentes, corrosión interna y en general pérdidas de eficiencia en todo el sistema. Se propone explicar en este artículo las causas más comunes que ocasionan la generación de estos agentes contaminantes, sus efectos y consecuencias tanto en la operación y desempeño del sistema así como también las recomendaciones para evitar, disminuir y/o removerlos del sistema.

Trabajo Técnico No. 3

Agentes contaminantes en un sistema de refrigeración con amoníaco: causas, efectos y

su eliminación

Mauricio QuirogaOscar Gomez

GEA RefrigerationGuadalajara, México

International Technical Paper #3 © IIAR 2016 3

Agentes contaminantes en un sistema de refrigeración con amoníaco: causas, efectos y su eliminación

Introducción

Todos los sistemas de refrigeración están sujetos a la introducción de agentes

contaminantes como el Aire, Humedad, Polvo, y otras substancias que ocasionan

diferentes efectos en el sistema, los cuales pueden generar cambios en las

condiciones de operación que ocasionan pérdidas en el desempeño o eficiencia, o

efectos que pueden dañar los componentes del sistema.

Todo sistema debe de ser hermético, eliminando oportunidades a la introducción de

agentes contaminantes, lo cual requiere un mantenimiento que, aunque sea lo más

efectivo posible, expone el sistema a contaminarse. Por eso este artículo explicará

las áreas de oportunidad para disminuir la contaminación en los sistemas y, en su

defecto, las recomendaciones para reducirlos o eliminarlos del sistema.

La calidad del amoníaco

Este artículo trata de los daños y efectos de contaminantes en el amoníaco de un

sistema de refrigeración, por lo que iniciaremos con la definición de amoníaco

anhidro: se dice que una sustancia es anhidra si no contiene agua. El amoníaco

anhidro puro tiene una gran afinidad por el agua.

Cuando se produce el amoníaco es puro y seco, referido como puro o grado

metalúrgico o premium. En el momento de producción el amoníaco tiene agua

en una proporción de 6 a 20 ppm. Se agrega agua después de fabricarlo para su

transporte, se denomina grado comercial o para agricultura. Las medidas de las

muestras son dadas en Porcentajes del Amoníaco, humedad y aceite que puedan

traer y generalmente se miden en partes por millón (ppm – 0.0001%). La diferencia

del total de amoníaco, aceite y humedad se atribuye a gases no condensables. Cada

fabricante ofrecerá diferentes opciones pero estos tres grados de amoníaco anhidro

son las más comunes:

4 © IIAR 2016 International Technical Paper #3

2016 IIAR Industrial Refrigeration Conference & Exhibition, Orlando, FL

TRABAJO'TECNICO'ESPAÑOL'#' 2'/'39' IIAR'2016'

Introducción(

'Todos'los'sistemas'de'refrigeración'están'sujetos'a'la'introducción'de'agentes'contaminantes'como'el'Aire,'Humedad,'Polvo,'y'otras'substancias'que'ocasionan'diferentes'efectos'en'el'sistema,'los'cuales'pueden'generar'cambios'en'las'condiciones'de'operación'que'ocasionan'pérdidas'en'el'desempeño'o'eficiencia,'o'efectos'que'pueden'dañar'los'componentes'del'sistema.''Todo'sistema'debe'de'ser'hermético,'eliminando'oportunidades'a'la'introducción'de'agentes'contaminantes,'lo'cual'requiere'un'mantenimiento'que,'aunque'sea'lo'más'efectivo'posible,'expone'el'sistema'a'contaminarse.'Por'eso'este'artículo'explicará'las'áreas'de'oportunidad'para'disminuir'la'contaminación'en'los'sistemas'y,'en'su'defecto,'las'recomendaciones'para'reducirlos'o'eliminarlos'del'sistema.'''La(calidad(del(amoníaco(

'Este'artículo'trata'de'los'daños'y'efectos'de'contaminantes'en'el'amoníaco'de'un'sistema'de'refrigeración,'por'lo'que'iniciaremos'con'la'definición'de'amoníaco'anhidro:'se'dice'que'una'sustancia'es'anhidra'si'no'contiene'agua.'El'amoníaco'anhidro'puro'tiene'una'gran'afinidad'por'el'agua.'''Cuando'se'produce'el'amoníaco'es'puro'y'seco,'referido'como'puro'o'grado'metalúrgico'o'premium.'En'el'momento'de'producción'el'amoníaco'tiene'agua'en'una'proporción'de'6'a'20'ppm.'Se'agrega'agua'después'de'fabricarlo'para'su'transporte,'se'denomina'grado'comercial'o'para'agricultura.'Las'medidas'de'las'muestras'son'dadas'en'Porcentajes'del'Amoníaco,'humedad'y'aceite'que'puedan'traer'y'generalmente'se'miden'en'partes'por'millón'(ppm'–'0.0001%).'La'diferencia'del'total'de'amoníaco,'aceite'y'humedad'se'atribuye'a'gases'no'condensables.'Cada'fabricante'ofrecerá'diferentes'opciones'pero'estos'tres'grados'de'amoníaco'anhidro'son'las'más'comunes:''

!' Grado'premium'metalúrgico'33ppm'de'agua

Grado Metalúrgico

Amoníaco (NH3) Muestra 99.9965% Mínimo

Amoníaco (NH3) Muestra 99.999% Típico

Agua 33 ppm Máximo

Agua << 10 ppm Típico

Aceite 2 ppm Máximo

Aceite 1 ppm Típico

'

'


!' Grado'refrigeración'conteniendo'un'máximo'de'0.02%'o'200'ppm'de'agua.'

Grado Refrigeración Amoníaco (NH3) Muestra 99.98 % Mínimo

Amoníaco (NH3) Muestra 99.995 % Típico

Agua 150 ppm Máximo

Agua 50 ppm Típico



'

!' Grado'comercial'o'agricultura'conteniendo'un'máximo'de'0.5%'(5,000'ppm)'agua

Grado Comercial o Agricultura Amoníaco (NH3) Muestra 99.5 Mínimo

Amoníaco (NH3) Muestra 99.6 Típico

Agua 5000 Máximo

Agua 2000 Típico

Aceite 5 Máximo

Aceite 1 Típico

''Contaminantes(de(los(sistemas(más(comunes(

'I.( Agua:(

'Un'sistema'de'refrigeración'con'amoníaco'debe'utilizar'amoníaco'anhidro'con'una'concentración'de'99.95%'puro'(33'ppm'o'menos'de'humedad)''El'agua'es'el'contaminante'más'común'en'el'sistema'de'refrigeración,'y'las'causas'de'cómo'llega'a'introducirse'en'el'sistema'pueden'ser:''''''''''''


!' Grado'refrigeración'conteniendo'un'máximo'de'0.02%'o'200'ppm'de'agua.'

Grado Refrigeración Amoníaco (NH3) Muestra 99.98 % Mínimo

Amoníaco (NH3) Muestra 99.995 % Típico

Agua 150 ppm Máximo

Agua 50 ppm Típico



'

!' Grado'comercial'o'agricultura'conteniendo'un'máximo'de'0.5%'(5,000'ppm)'agua

Grado Comercial o Agricultura Amoníaco (NH3) Muestra 99.5 Mínimo

Amoníaco (NH3) Muestra 99.6 Típico

Agua 5000 Máximo

Agua 2000 Típico

Aceite 5 Máximo

Aceite 1 Típico

''Contaminantes(de(los(sistemas(más(comunes(

'I.( Agua:(

'Un'sistema'de'refrigeración'con'amoníaco'debe'utilizar'amoníaco'anhidro'con'una'concentración'de'99.95%'puro'(33'ppm'o'menos'de'humedad)''El'agua'es'el'contaminante'más'común'en'el'sistema'de'refrigeración,'y'las'causas'de'cómo'llega'a'introducirse'en'el'sistema'pueden'ser:''''''''''''



Contaminantes de los sistemas más comunes

1. Agua:

Un sistema de refrigeración con amoníaco debe utilizar amoníaco anhidro con una

concentración de 99.95% puro (33 ppm o menos de humedad)

El agua es el contaminante más común en el sistema de refrigeración, y las causas de

cómo llega a introducirse en el sistema pueden ser:


'''''''''''''''''''''''''''

a)' Por'la'entrada'de'aire'al'sistema:'donde'la'humedad'del'aire'se'queda'en'el'sistema''

a.' El'ingreso'de'aire'en'sistemas'que'operan'con'amoníaco'puede'ocurrir'en'la'etapa'de'baja'temperatura'operándose'a'presiones'de'vacío'cuyas''temperaturas'de'saturación'están'en'estos'valores:'c28.0°F'~'14.70'psia'o'0.00'psig'(c33.3°c'~'1.01'bara)''

b.' Por'fugas'en'prensa'estopas'o'vástagos'de'válvulas,'sellos'mecánicos'del'compresor,'empaques'principalmente'donde'existan'bridas.''

c.' Aire'en'tuberías,'equipos'y'accesorios'(como'recipientes'de'filtros),'que'no'tuvieron'un'buen'proceso'de'vacío'antes'de'conectarlas'al'sistema,'desde'el'momento'de'la'construcción'del'sistema'o'en'servicios'posteriores.'

d.' Durante'la'carga'de'aceite'al'sistema'

e.' Mala'evacuación'(vacío)'y'preparación'del'sistema'(barrido)'antes'de'cargarlo'de'amoníaco.'Todo'servicio'o'parada'debe'usar'bomba'de'vacío'para'garantizar'un'sistema'seco'y'limpio.'

Figura#1#D#Posibles#causas#de#entrada#de#agua#al#sistema#Figura 1 - Posibles causas de entrada de agua al sistema



a) Por la entrada de aire al sistema: donde la humedad del aire se queda en el

sistema

a. El ingreso de aire en sistemas que operan con amoníaco puede ocurrir

en la etapa de baja temperatura operándose a presiones de vacío cuyas

temperaturas de saturación están en estos valores: -28.0°F ~ 14.70 psia o 0.00

psig (-33.3°c ~ 1.01 bara)

b. Por fugas en prensa estopas o vástagos de válvulas, sellos mecánicos del

compresor, empaques principalmente donde existan bridas.

c. Aire en tuberías, equipos y accesorios (como recipientes de filtros), que no

tuvieron un buen proceso de vacío antes de conectarlas al sistema, desde el

momento de la construcción del sistema o en servicios posteriores.

d. Durante la carga de aceite al sistema

e. Mala evacuación (vacío) y preparación del sistema (barrido) antes de

cargarlo de amoníaco. Todo servicio o parada debe usar bomba de vacío para

garantizar un sistema seco y limpio.

b) Entrada de agua directamente

a. Fugas en intercambiadores de calor (amoníaco/agua) ya sean de casco y tubo,

placas, etc.

b. Por recipientes que fueron puestos a pruebas hidrostáticas

c. Carga inadvertida de amoníaco de mala calidad o contaminado

d. Malos procedimientos cuando se drena aceite o se purgan no-condensables

con un recipiente con agua.

c) Algunas otras formas…

Efectos del agua en el sistema

Ya que el agua está en el sistema se producirá una reacción generándose hidróxido de

amonio, la que genera un medio corrosivo y que, mezclado con el aceite, provocará

que éste se descomponga. Con el tiempo ocasiona fallas en rodamientos, etc. y, por

lo tanto, altos gastos de mantenimiento.



Si hay incrementos en la cantidad de agua, se verá reflejado en altas presiones de

descarga como resultado del aire en el agua; el aire es un no-condensable y no se

mezcla con el amoníaco.

La relación de presión-temperatura varía con diferentes concentraciones de agua

en amoniaco. A una presión dada la temperatura de amoniaco anhidro será menor

que en una solución de agua-amoniaco y si esta solución es más diluida (mayor

contenido de agua), esta temperatura será más alta. Ver Gráfica 1 la cual muestra la

temperatura de saturación a cuatro diferentes niveles típicos de presión de succión

para diferentes soluciones de agua-amoniaco.

De la Gráfica 1 podemos ver que para amoníaco anhidro, una presión de saturación

de 8.9” in.hg. vacío (0.301 bar) corresponde una temperatura de -40.4°F (-40.22°C),

y una presión de saturación de 29.4 psi (2.027 bar) corresponde a una temperatura

de 16°F (-8.89°C), y para otras presiones de saturación se pueden interpolar los

valores con los valores a 0% de agua y a la temperatura deseada y formar las curvas

paralelas a las de la Gráfica 1.

Esto ocasiona que para una requerida temperatura de evaporación, la presión debe

ser menor para mantener las condiciones requeridas en el sistema. Por ejemplo,

evaporadores de una cámara deben trabajar a presiones de evaporación más bajas

para mantener la misma temperatura de la cámara o en un proceso, etc.

Esto se traslada directamente a la capacidad de los compresores. Se ve en la Tabla 1

como se afecta la capacidad TR (kW) por cada grado Fahrenheit en la temperatura

de evaporación (succión). Esta se modifica considerablemente en una reducción del

3%, sobre todo en aplicaciones de baja temperatura (booster). De igual forma, la

demanda de potencia BHP (kW) se modifica, pero lo más significativo es la relación

de potencia sobre capacidad de refrigeración BHP/TR (kW/kW) de 2.4%, dejando

claro que el sistema tendrá menos capacidad y mayor consumo de energía.



El vapor de agua se transporta con el amoníaco por todo el sistema y dependiendo

del tipo de sistema, por ejemplo en sistema recirculado con bombas, se almacena

en los recipientes de baja temperatura típicamente cuando el amoníaco se evapora

en los evaporadores y es arrastrado al recipiente separador de líquido o acumulador

de succión. En sistemas inundados normalmente se acumula en los evaporadores

o intercambiadores de calor. En sistemas de expansión directa normalmente se

encontrará en los recipientes acumuladores de succión.

En los sistemas de dos etapas, el vapor de agua se encontrará típicamente en los

mismos recipientes y evaporadores, particularmente en el área de baja presión del

sistema. Esto se debe a la diferencia en presión de vapor entre agua y amoníaco;

por ejemplo, a 35°F (1.67°C) la presión de amoníaco es de 66.3 psi absolutas (4.57

bar absoluta) comparado con 0.10 psi absolutas (0.00689 bar absoluta) del agua; y

como el líquido con una presión de vapor mayor se evaporará en mayor proporción

el residuo de líquido con menor presión de vapor, se ira acumulando si la infiltración

no ha sido corregida. Con todos estos casos y con mayor acumulación de agua, el

desempeño de los evaporadores se verá deteriorado progresivamente.

Es importante tomar en cuenta también los puntos de congelación de estas

soluciones de agua-amoniaco, ya que aunque al principio con soluciones menos

diluidas la temperatura de congelación es menor que la del amoníaco, al 100% es

de -107.9°F (-77.72°C); en soluciones con amoníaco menor del 28.5%, el punto de

congelación será mayor de -100°F (-73.33°C) y éste subirá hasta llegar a los 32°F

(0°C) cuando es 100% agua.

Esto es importante, sobre todo en caso de fugas de intercambiadores enfriadores de

agua ya sean de placas o casco y tubos, etc.

La Gráfica 2 muestra las diferentes temperaturas de congelación de las soluciones de

agua-amoníaco.



¿Qué pasa con el aceite en el sistema?

El aceite se descompone por la influencia de agua y oxígeno en tres formas:

oxidación, nitruración y el resultante de la formación de nitrocompuestos.

Oxidación es:

AGUA + OXÍGENO + ACEITE ↔ PRECURSORES +

ACIDOS ORGÁNICOS DEBILES

Precursores son compuestos muy complejos que colorean el aceite, estos procesos

son amplificados por el calor y catalizadores (metales).

Nitruración:

AGUA + OXÍGENO + ACEITE ↔ PRECURSORES +

ÁCIDOS ORGÁNICOS DEBILES

Estos procesos también son amplificados por el calor y catalizadores (metales).

Nitrocompuestos:

ÁCIDOS ORGANIXOS + AMONÍACO ↔ NITROCOMPUESTOS

(LODOS, ESPUMAS)

Los nitrocompuestos solo se formarán si la oxidación o nitruración han tomado lugar.

Los nitrocompuestos creados tienen un efecto catalítico, acelerando el proceso de

crear más nitrocompuestos. Estos no son solubles en aceite, pero son parcialmente

solubles en amoníaco y pueden escapar a través de los separadores de aceite al

sistema. Con base a esto, los lodos de los nitrocompuestos serán encontrados en

los compresores, válvulas, tuberías, recipientes, filtros y en todos estos puntos

pueden alojarse y causar problemas de operación. Los nitrocompuestos disueltos en

amoníaco le dan un color amarillo/café.



Reacciones químicas relacionados con agua

El amoníaco anhidro tendrá muy bajo potencial de reaccionar químicamente en un

sistema de refrigeración, pero contaminado con agua resulta muy reactivo. Inclusive

el amoníaco sin nada de agua no ataca el cobre, pero tan pronto un poco de agua es

disuelto en el amoníaco formará el reactivo hidróxido amónico.

NH3 + H2O ↔ [NH4 +OH]

NH4 es un ion de amonio y OH es un ion de hidróxido. Una solución que contiene

iones puede llevar corriente eléctrica y crear una célula galvánica con metales

que tienen diferente potencial eléctrico. Esto da la posibilidad de corrosión

galvánica en válvulas, tuberías. etc., especialmente en áreas de la planta

donde no está presente el aceite.

Los iones son químicamente reactivos y pueden conducir a reacciones químicas en la

planta. Algunos de las reacciones químicas crearán más agua libre en el sistema.

Reacciones con el ácido de la oxidación del aceite:

AMONÍACO + ACIDO ↔ CARBOXILATO DE AMONIO ↔ AMIDA + AGUA

NH3 + RCOOH ↔ RCOONH4 ↔ RCONH2 + H2O

RCOOH es un ácido generado por la oxidación del aceite. RCONH2 es una amida que

puede estar conformado por sólidos del lodo y pueden instalarse en cualquier lugar

en el sistema.

Aire atmosférico siempre contiene algo de CO2,



Reacciones con el aire que contenga dióxido de carbono incluyen:

AMONÍACO + DIOXIDO DE CARBONO ↔ CARBONATO DE AMONIO ↔

UREA + AGUA

2NH3 + CO2 ↔ H2NCOONH4 ↔ H2NCONH2 + H20

HNCOONH4 es el carbonato de amonio, una sustancia corrosiva al acero y

H2NCONH2 es Urea (Lodo)

Detección de agua en amoníaco

Normalmente no se detectan inmediatamente los efectos hasta que los porcentajes de

agua son mayores, cuando esto ocurre ya se trabajará con presiones de succión más

bajas, con sus respectivos gastos de operación y eficiencias comprometidas por todos

los efectos antes descritos.

Se recomienda incluir en el programa de mantenimiento el análisis de la calidad de

amoníaco para determinar el porcentaje de pureza del mismo, sobre todo en sistemas

con volúmenes importantes de carga de amoníaco. A título de ejemplo, en un sistema

con una carga de 10,000 lb (4500 kg) de amoníaco y una solución o calidad del 0.5%

estamos hablando de un volumen de 50 lb (22.7kg) o 6 galones (22.72 L) de agua

que estarán dentro del sistema.

Para esto existen métodos para determinar la calidad de amoníaco, varios

proveedores de amoníaco pueden hacer estos análisis del sistema o se puede seguir el

procedimiento recomendado en el Boletín 108 del IIAR:

a) Puntos para toma de muestra de amoníaco:

• Sistemas con bombas de la línea de descarga de la bomba

• Sistema transferencia con gas de la línea del recipiente de transferencia al

(Phillips) recibidor de presión constante



• Sistema inundado de la válvula de drenaje del recipiente inundado

(surge drum)

• Sistema DX de la línea de transferencia del acumulador

b) Procedimiento:

1. Tomar una muestra de 6.10 in3 o 3.38 oz (100mL) en una pipeta graduada que

tenga venteo, no permitir que suba la presión en la pipeta.

a. En los anexos A) y B) se muestra una pipeta para tomar muestras de

amoníaco.

2. Mantener la pipeta sumergida en agua a una temperatura de 80°F a 90°F

(26°C a 32°C) y dejar que se evapore el amoníaco. Es importante que se

mantenga la temperatura del agua lo más constante posible, el acelerar la

evaporación puede afectar el resultado.

3. Seguir el procedimiento para el cálculo del volumen de agua con base a la

presión de donde se tomó la muestra, el volumen del residuo, el factor de

evaporación FE y el volumen de la muestra. Con la fórmula:


(Phillips)'recibidor'de'presión'constante'' '

•' Sistema'inundado' de'la'válvula'de'drenaje'del'recipiente'' inundado'(surge#drum)'

•' Sistema'DX' de'la'línea'de'transferencia'del'acumulador''

'b)' Procedimiento:'

1.' Tomar'una'muestra'de'6.10'in3'o'3.38'oz'(100mL)'en'una'pipeta'graduada'que'tenga'venteo,'no'permitir'que'suba'la'presión'en'la'pipeta.'

a.' En'los'anexos'A)'y'B)'se'muestra'una'pipeta'para'tomar'muestras'de'amoníaco.'

2.' Mantener'la'pipeta'sumergida'en'agua'a'una'temperatura'de'80°F'a'90°F'(26°C'a'32°C)'y'dejar'que'se'evapore'el'amoníaco.'Es'importante'que'se'mantenga'la'temperatura'del'agua'lo'más'constante'posible,'el'acelerar'la'evaporación'puede'afectar'el'resultado.'

3.' Seguir'el'procedimiento'para'el'cálculo'del'volumen'de'agua'con'base'a'la'presión'de'donde'se'tomó'la'muestra,'el'volumen'del'residuo,'el'factor'de'evaporación'FE'y'el'volumen'de'la'muestra.'Con'la'fórmula:'

'

%"#$%&"'(")'*+ = -."/'*01%+"2"0.914"2"89-.":%'*;/& """2"100""""""""""""""'

'

Con'base'a'los'resultados'habrá'que'hacer'un'plan'para'purificar'el'amoníaco,'cambiar'la'carga,'etc.'Dependiendo'de'qué'tan'crítico'es'el'porcentaje'de'agua'obtenido,'de'igual'forma'identifique'las'oportunidades'donde'se'ha'infiltrado'esa'agua'al'sistema'para'resolver'el'problema'de'raíz.'

'

Remover#agua#del#sistema#

'Una'vez'determinados'la'magnitud'y'el'origen'del'problema'de'agua'en'el'sistema,'hay'que'determinar'el'plan'de'acción'para'removerla'del'sistema.''En'sistemas'con'una'carga'pequeña'de'amoníaco'lo'más'conveniente'y'rápido'es'cambiar'la'carga'con'un'proveedor'de'amoníaco'y'renovarla'por'amoníaco'grado'refrigeración.'Por'ejemplo,'en'algún'chiller'enfriador'de'líquido'que'haya'tenido'un'problema'en'el'intercambiador,'donde'normalmente'tendrán'una'carga'de'refrigerante'

Con base a los resultados habrá que hacer un plan para purificar el amoníaco,

cambiar la carga, etc. Dependiendo de qué tan crítico es el porcentaje de agua

obtenido, de igual forma identifique las oportunidades donde se ha infiltrado esa

agua al sistema para resolver el problema de raíz.

Remover agua del sistema

Una vez determinados la magnitud y el origen del problema de agua en el sistema,

hay que determinar el plan de acción para removerla del sistema.

En sistemas con una carga pequeña de amoníaco lo más conveniente y rápido es

cambiar la carga con un proveedor de amoníaco y renovarla por amoníaco grado



refrigeración. Por ejemplo, en algún chiller enfriador de líquido que haya tenido

un problema en el intercambiador, donde normalmente tendrán una carga de

refrigerante entre 50 a 350 kg de amoníaco, puede ser más conveniente y rápido el

cambio de la carga completa.

En otros sistemas no será tan conveniente el cambio de toda la carga de refrigerante

por las siguientes causas:

• Volumen o carga de amoníaco en el sistema

• Paro completo del sistema, y el tiempo para hacer el servicio

• Costo de maniobras, herramientas, tanques, etc.

• Pérdidas en tiempos de producción, etc.

• Costo de la nueva carga de amoníaco

• Costo del desecho del amoníaco contaminado

Por lo tanto, debemos ver otros métodos para desechar el agua del sistema.

En estos casos la remoción de agua se hace en etapas o por lotes usando una fuente

de energía calorífica para evaporar el amoníaco y recolectar lo que quede que son

residuos de agua, aceite, etc.

Un sistema para “secar” el amoníaco no es un sistema que se considere en la etapa

de diseño de un sistema tradicional de refrigeración con amoníaco. Por lo que hay

varias opciones para realzar este proceso.

El secador de amoníaco es un proceso como destilar el amoníaco y regresarlo al

sistema que puede instalarse en forma permanente o temporal para hacer el proceso

en forma constante o solo por temporadas, después de un servicio, una instalación

nueva, para varios sistemas, etc.



Descripción del sistema secador de amoníaco

Etapa 1. El secador de amoníaco se conecta al recipiente de baja presión, y se

toma una carga de amoníaco líquido del recipiente. Luego mediante un

interruptor de nivel se cierra la válvula de carga, se ecualiza la presión

y se enciende una resistencia calefactora.


entre'50'a'350'kg'de'amoníaco,'puede'ser'más'conveniente'y'rápido'el'cambio'de'la'carga'completa.''En'otros'sistemas'no'será'tan'conveniente'el'cambio'de'toda'la'carga'de'refrigerante'por'las'siguientes'causas:''

"' Volumen'o'carga'de'amoníaco'en'el'sistema'

"' Paro'completo'del'sistema,'y'el'tiempo'para'hacer'el'servicio'

"' Costo'de'maniobras,'herramientas,'tanques,'etc.'

"' Pérdidas'en'tiempos'de'producción,'etc.'

"' Costo'de'la'nueva'carga'de'amoníaco'

"' Costo'del'desecho'del'amoníaco'contaminado'

'Por'lo'tanto,'debemos'ver'otros'métodos'para'desechar'el'agua'del'sistema.''En'estos'casos'la'remoción'de'agua'se'hace'en'etapas'o'por'lotes'usando'una'fuente'de'energía'calorífica'para'evaporar'el'amoníaco'y'recolectar'lo'que'quede'que'son'residuos'de'agua,'aceite,'etc.'''Un'sistema'para'“secar”'el'amoníaco'no'es'un'sistema'que'se'considere'en'la'etapa'de'diseño'de'un'sistema'tradicional'de'refrigeración'con'amoníaco.'Por'lo'que'hay'varias'opciones'para'realzar'este'proceso.''El'secador'de'amoníaco'es'un'proceso'como'destilar'el'amoníaco'y'regresarlo'al'sistema'que'puede'instalarse'en'forma'permanente'o'temporal'para'hacer'el'proceso'en'forma'constante'o'solo'por'temporadas,'después'de'un'servicio,'una'instalación'nueva,'para'varios'sistemas,'etc.''(

Descripción#del#sistema#secador#de#amoníaco#'

Etapa'1.c' El'secador'de'amoníaco'se'conecta'al'recipiente'de'baja'presión,'y'se'toma'una'carga'de'amoníaco'líquido'del'recipiente.'Luego'mediante'un'interruptor'de'nivel'se'cierra'la'válvula'de'carga,'se'ecualiza'la'presión'y'se'enciende'una'resistencia'calefactora.''

''

'#

#

#

Figura#2#Etapa#1.D#Carga#

Recipiente(baja(presión(

Secador(de(amoniaco(

Calentador(

Interruptor(

alto(nivel(

Figura 2 Etapa 1. - Carga

Etapa2. Aprovechando que la temperatura del amoníaco es menor que la del

agua, la resistencia calefactora solo calentará el amoníaco lo suficiente

para evaporarlo de la mezcla aproximadamente a 44°F (6.67°C) a 65

psig (4.48 Bar), el agua evapora a 212°F (100°C).

El vapor de amoníaco se regresa al sistema para seguir utilizándolo.


#

#

#

#

''

Etapa'2.c' Aprovechando'que'la'temperatura'del'amoníaco'es'menor'que'la'del'agua,'la'resistencia'calefactora'solo'calentará'el'amoníaco'lo'suficiente'para'evaporarlo'de'la'mezcla'aproximadamente'a'44°F'(6.67°C)'a'65'psig'(4.48'Bar),'el'agua'evapora'a'212°F'(100°C).'

'El'vapor'de'amoníaco'se'regresa'al'sistema'para'seguir'utilizándolo.'

''

''''''

'

'

'

'

Etapa'3.c' Conforme'el'amoníaco'se'evapora,'el'nivel'de'líquido'en'el'recipiente'baja'hasta'que'el'interruptor'de'bajo'nivel'detecta'que'no'hay'líquido'y'tendrá'dos'opciones'con'base'a'la'temperatura'del'líquido'remanente:'

'

a)' El'control'iniciará'otra'carga'de'amoníaco'líquido'repitiendo'el'ciclo'de'nuevo,'Etapa'1.'

b)' O'seguirá'encendido'para'evaporar'todo'el'amoníaco'posible'y'enviar'una'señal'de'que'está'listo'para'una'descarga'o'drenaje'manual.'

'

'''''

Recipiente(Baja(Presión(

Secador(de(amoniaco(Calentador(encendido(

Figura#3#Etapa#2.D#Evaporación#


Secador(de(amoníaco(


Interruptor(Bajo(Nivel(

Recipiente(desecho(de(Agua,(

Figura 3 Etapa 2. - Evaporación



Etapa 3. Conforme el amoníaco se evapora, el nivel de líquido en el recipiente

baja hasta que el interruptor de bajo nivel detecta que no hay líquido y

tendrá dos opciones con base a la temperatura del líquido remanente:

a. El control iniciará otra carga de amoníaco líquido repitiendo el ciclo

de nuevo, Etapa 1.

b. O seguirá encendido para evaporar todo el amoníaco posible y enviar

una señal de que está listo para una descarga o drenaje manual.


'''''

''

!' Si'la'temperatura'de'la'mezcla'es'de'menor'de'62°F'(16.7°C)'entonces'contiene'amoníaco'todavía'y'el'sistema'se'regresa'a'la'Etapa'1.'

'

!' Si'es'por'arriba'de'los'62°F'(16.7°C),'se'sigue'calentando'hasta'llegar'a'98°F'(36.7°C),'se'cierran'las'válvulas'y'se'manda'una'señal'que'indica'que'está'listo'parar'drenarse'manualmente.'

'!' Se'procede'a'drenar'manualmente'con'los'recipientes'con'agua'y'otro'

vacío,'se'llena'el'recipiente'de'desecho'con'el'residuo'de'agua,'aceite,'etc.'Se'usa'el'mismo'procedimiento'para'drenar'aceite'recomendado'por'IIAR.'Así'mismo'se'debe'seguir'las'mismas'consideraciones'para'desechos'de'amoníaco,'regulaciones'locales,'etc.'

'!' Y'la'unidad'está'lista'para'volver'a'hacer'el'ciclo'y'regresar'a'la'Etapa'1.'

''

'''''''''''''

'''''

Calentador(Encendido(

Conexión'a'la'Línea'de'Descarga'de'la'bomba'de'Líquido'

Conexión'a'la'Línea'de'Succión'del'Recipiente'de'Baja'Presión'

Conexión'al'cabezal'de'líneas'de'válvulas'de'seguridad'

Figura#5#Diagrama#DTI#Secador#de#Amoníaco#

Figura 4 Etapa 3.- Re-Inicio o Recalentamiento

• Si la temperatura de la mezcla es de menor de 62°F (16.7°C) entonces contiene

amoníaco todavía y el sistema se regresa a la Etapa 1.

• Si es por arriba de los 62°F (16.7°C), se sigue calentando hasta llegar a 98°F

(36.7°C), se cierran las válvulas y se manda una señal que indica que está listo

parar drenarse manualmente.

• Se procede a drenar manualmente con los recipientes con agua y otro vacío, se

llena el recipiente de desecho con el residuo de agua, aceite, etc. Se usa el mismo

procedimiento para drenar aceite recomendado por IIAR. Así mismo se debe

seguir las mismas consideraciones para desechos de amoníaco, regulaciones

locales, etc.

• Y la unidad está lista para volver a hacer el ciclo y regresar a la Etapa 1.



Figura 5 Diagrama DTI Secador de Amoníaco


'''''

''

!' Si'la'temperatura'de'la'mezcla'es'de'menor'de'62°F'(16.7°C)'entonces'contiene'amoníaco'todavía'y'el'sistema'se'regresa'a'la'Etapa'1.'

'

!' Si'es'por'arriba'de'los'62°F'(16.7°C),'se'sigue'calentando'hasta'llegar'a'98°F'(36.7°C),'se'cierran'las'válvulas'y'se'manda'una'señal'que'indica'que'está'listo'parar'drenarse'manualmente.'

'!' Se'procede'a'drenar'manualmente'con'los'recipientes'con'agua'y'otro'

vacío,'se'llena'el'recipiente'de'desecho'con'el'residuo'de'agua,'aceite,'etc.'Se'usa'el'mismo'procedimiento'para'drenar'aceite'recomendado'por'IIAR.'Así'mismo'se'debe'seguir'las'mismas'consideraciones'para'desechos'de'amoníaco,'regulaciones'locales,'etc.'

'!' Y'la'unidad'está'lista'para'volver'a'hacer'el'ciclo'y'regresar'a'la'Etapa'1.'

''

'''''''''''''

'''''

Calentador(Encendido(

Conexión'a'la'Línea'de'Descarga'de'la'bomba'de'Líquido'

Conexión'a'la'Línea'de'Succión'del'Recipiente'de'Baja'Presión'

Conexión'al'cabezal'de'líneas'de'válvulas'de'seguridad'

Figura#5#Diagrama#DTI#Secador#de#Amoníaco#

Otros Sistemas

Hay otros sistemas que, utilizando el mismo principio, utilizan gas caliente,

resistencias o agua para calentar el amoníaco.



Figura 6 Diagrama Purificador de Amoníaco Permanente


''''''Otros#Sistemas#

Hay'otros'sistemas'que,'utilizando'el'mismo'principio,'utilizan'gas'caliente,'resistencias'o'agua'para'calentar'el'amoníaco.''''''''''''''''''''''En'este'caso'se'considera'un'recipiente'que'recibe'las'cargas'de'líquido'del'sistema'y'un'serpentín'interno'que'pasa'el'gas'caliente'que'hará'la'evaporación'del'amoníaco'y'regresarlo'al'sistema,'por'la'parte'inferior'se'hace'la'descarga'del'residuo'de'agua,'aceite,'etc.''La'otra'variante'de'estos'sistemas'es'un'recipiente'con'una'camisa'donde'pasa'agua'caliente'para'hacer'el'calentamiento'y'evaporar'el'amoníaco.'O'se'puede'usar'recipientes'rodeados'de'resistencia'calefactora'para'generar'el'calentamiento.''Estos'sistemas'son'típicamente'para'instalaciones'permanentes'y'no'pueden'ser'móviles'como'el'anterior.''Proveedores'de'amoníaco'también'ofrecen'el'servicio'de'destilación'de'amoníaco'a'las'plantas,'para'recuperar'la'pureza'y'calidad'para'grado'refrigeración.'

Figura#6#Diagrama#Purificador#de#Amoníaco#Permanente#

En este caso se considera un recipiente que recibe las cargas de líquido del sistema y

un serpentín interno que pasa el gas caliente que hará la evaporación del amoníaco

y regresarlo al sistema, por la parte inferior se hace la descarga del residuo de agua,

aceite, etc.

La otra variante de estos sistemas es un recipiente con una camisa donde pasa

agua caliente para hacer el calentamiento y evaporar el amoníaco. O se puede usar

recipientes rodeados de resistencia calefactora para generar el calentamiento.

Estos sistemas son típicamente para instalaciones permanentes y no pueden ser

móviles como el anterior.

Proveedores de amoníaco también ofrecen el servicio de destilación de amoníaco a

las plantas, para recuperar la pureza y calidad para grado refrigeración.



De igual forma se tiene que hacer la actividad del drenaje manual del residuo con

las mismas consideraciones de seguridad, y métodos recomendados para desechar

el agua-amoníaco-aceite en forma apropiada, siguiendo los procedimientos y

regulaciones locales.

II. Gases no-condensables

Otro de los contaminantes en un sistema de refrigeración con amoníaco son los

gases no- condensables, también llamados incondensables, que principalmente se

componen de aire dentro del sistema.

Como se mencionó en el punto anterior, la entrada de aire al sistema puede ser por:

• La entrada de aire al sistema: donde la humedad del aire se queda en el sistema

a. El ingreso de aire en sistemas que operan con amoníaco puede ocurrir

en la etapa de baja temperatura operándose a presiones de vacío cuyas

temperaturas de saturación están en estos valores: -28.0°F ~ 14.70 psia o 0.00

psig (-33.3°C ~ 1.01 bar)

b. Por fugas en prensa estopas o vástagos de válvulas, sellos mecánicos del

compresor, empaques en bridas principalmente.

c. Aire en tuberías y accesorios como recipientes de filtros que no tuvieron un

buen proceso de vacío antes de conectarlas al sistema, desde el momento de la

construcción del sistema o en servicios posteriores.

d. Durante la carga de aceite al sistema

e. Carga de amoníaco con aire u otros no condensables, mala calidad (no grado

refrigeración), reutilizado o de recipientes o cilindros con aire.

f. Mala evacuación (vacío) y preparación del sistema (barrido) antes de cargarlo

de amoníaco.

• Otras causas menos comunes

g. Separación de las partes volátiles en el aceite debido a temperatura

h. Separación de amoníaco en nitrógeno e hidrogeno en cantidades mínimas

por temperatura.



¿Cómo determinar que tenemos gases no-condensables?

El aire que entra al sistema de refrigeración genera un efecto directo sobre la presión

de condensación

Si un sistema de amoníaco contiene no-condensables, como el aire, en cantidades

superiores a 0,5% del espacio del recibidor, que normalmente no está ocupado por

el amoníaco líquido, el aumento resultante en el consumo de energía para la mayoría

de los sistemas hace que sea económicamente conveniente purgar o ventear los gases

no condensables para reducir la concentración del orden de una quinta parte del

nivel original o menos.

Las relaciones entre los porcentajes de no condensables y el incremento resultante de

la presión de condensación no son exactas, estos valores son resultantes de análisis

experimentales solamente. Esto es porque la ubicación y efectos físicos de los no-

condensables pueden variar con el diseño del sistema y tasa de flujo del refrigerante

dentro del sistema.

Efectos de los gases no-condensables en el sistema

En el condensador-recibidor los no-condensables podrían:

a. Crear una barrera aislante en la superficie de condensación que eleva el

coeficiente de película de condensación, con una mayor resistencia del vapor a

su condensación.

b. Actuar temporalmente como una barrera casi total en ciertas partes de la

superficie de condensación, disminuyendo la capacidad de condensación

(superficie)

c. Elevar la presión del recibidor, y como resultado habrá una mayor resistencia

del líquido a entrar en el recibidor



Puede ser cualquiera o la combinación de las tres causas, y como resultado el sistema

estará sometido a una mayor presión de condensación

Se puede hacer una aproximación del rendimiento basado en la presión total que

existe realmente en un condensador aislado y con una temperatura estable y la

presión que existiría allí al no estar presentes gases no-condensables.

Ejemplo:

Si un condensador evaporativo aislado con válvulas es operado con el flujo de agua de

la cuba, sin flujo de aire, la temperatura del agua es de 75°F (23.88°C), un manómetro

preciso lee 129 psig (8.89 bar); entonces la presión resultante con el efecto de los

no-condensables en el condensador es la diferencia entre la presión de saturación

del amoníaco en 75°F (23.88°C) que es de 125.8 psig (8.67 bar) y la presión real que

marca el manómetro 129 psig o (8.80 bar) siendo de 3,2 psi (0.22 bar).

Este efecto o incremento en presión por aire o no-condensables de 3,2 psi para un

sistema de amoníaco trabajando a una temperatura de saturación de succión de 5°F

(-15°C) y una temperatura de condensación de diseño de 86°F (30°C) resultaría en

costos de energía adicional de un 2.3% más una reducción del 0.5% en la capacidad

de refrigeración o un total de alrededor del 2,8% de pérdida de rendimiento. Para

una planta de 500 toneladas usando 1.2 KW / ton con un 75% de tiempo en marcha

y potencia en $0.10 centavos USD/kWh, el costo de energía adicional inútil por año

debido a los no-condensables es mayor de $10,000 USD. Ver Tabla 2

Es importante tomar en cuenta que este ahorro es para una anormalidad muy leve en

la presión del condensador que es muy probable que no fueran detectadas por típicas

observaciones y monitoreo de la presión de condensación del cuarto de máquinas.

Se ha visto en el campo que el efecto es mucho mayor en la mayoría de los casos.

Una vez que se detecta que tenemos gases no-condensables o aire en el sistema, solo



su remoción del sistema, trabajando y observando la presión de condensación, se

determinará el nivel de ahorro de energía que se obtiene en el sistema por este efecto

solamente (sin tomar en cuenta los otros factores como incrustación, temperaturas

ambientales en verano, invierno, etc. que también tendrán efecto en la presión de

condensación).

¿Cómo se eliminan o separan los gases no-condensables?

Purgar el sistema es la forma común para eliminar los gases no condensables del

sistema. Esto puede ser en forma manual o en forma automática o semiautomática y

en diferentes puntos del sistema; para esto hay varias opciones en el mercado.

Donde realizar la purga

Hay varios puntos de purga que hay que tomar en cuenta–queremos ubicar donde

se aloja el mayor volumen de aire–y esos son localizados en los puntos de más baja

temperatura, las áreas de más baja velocidad como en el recibidor de líquido que en

su parte superior se almacena la mayor parte de los gases no condensables; también

en los condensadores el aire está en la parte superior del cabezal de descarga de

líquido.

Se aplican tres conceptos para la purga de gases no-condensables:

• Venteo directo de la mezcla de aire-refrigerante.

• Comprimir la mezcla, condensar lo más posible el refrigerante y ventear la mezcla

de vapor que es rica en gases no-condenables.

• Condensar el refrigerante en un evaporador pequeño, seguido del venteo de la

mezcla de aire-refrigerante.



Purga manual

En sistemas pequeños se puede hacerla pero tiene el problema de la liberación

de gas amoníaco a la atmosfera por lo que debe de hacerse con cuidado y bajo

procedimientos de seguridad establecidos.

El vapor es liberado de la parte superior de un recibidor de refrigerante a alta presión

después del condensador. Esta liberación es principalmente refrigerante vapor

con algunos no condensables. Mientras más vapor se libere más refrigerante será

descargado, se debe descargar sobre un recipiente con agua para que se absorba el

amoníaco y no se libere el gas a la atmosfera, esto expulsará un volumen interesante

de refrigerante pero no tanto de no-condensables.

En sistemas más grandes esta operación puede ser muy complicada por el nivel de

gases no condensables y la liberación en exceso de refrigerante; en algunos países no

está permitido hacer este tipo de procedimiento.

Purga automática

En otros sistemas como R123, etc., y en sistemas con compresores centrífugos–pero

limitado en sistemas de refrigeración industrial–se utiliza un compresor pequeño que

eleva la presión y condensa el refrigerante con un condensador con tubo enfriado

por agua. El vapor venteado después de este condensador es más alto en gases no

condensables que la mezcla que se tiene originalmente.

Otro variante de este sistema es usar un sistema de refrigeración en el que el

evaporador sirve como el condensador de la muestra de purga; de igual forma se

condensa el mayor volumen de refrigerante y se ventea el no condensable.




En'sistemas'pequeños'se'puede'hacerla'pero'tiene'el'problema'de'la'liberación'de'gas'amoníaco'a'la'atmosfera'por'lo'que'debe'de'hacerse'con'cuidado'y'bajo'procedimientos'de'seguridad'establecidos.''El'vapor'es'liberado'de'la'parte'superior'de'un'recibidor'de'refrigerante'a'alta'presión'después'del'condensador.'Esta'liberación'es'principalmente'refrigerante'vapor'con'algunos'no'condensables.'Mientras'más'vapor'se'libere'más'refrigerante'será'descargado,'se'debe'descargar'sobre'un'recipiente'con'agua'para'que'se'absorba'el'amoníaco'y'no'se'libere'el'gas'a'la'atmosfera,'esto'expulsará'un'volumen'interesante'de'refrigerante'pero'no'tanto'de'noccondensables.'''En'sistemas'más'grandes'esta'operación'puede'ser'muy'complicada'por'el'nivel'de'gases'no'condensables'y'la'liberación'en'exceso'de'refrigerantel'en'algunos'países'no'está'permitido'hacer'este'tipo'de'procedimiento.''Purga'automática''En'otros'sistemas'como'R123,'etc.,'y'en'sistemas'con'compresores'centrífugos–pero'limitado'en'sistemas'de'refrigeración'industrial–se'utiliza'un'compresor'pequeño'que'eleva'la'presión'y'condensa'el'refrigerante'con'un'condensador'con'tubo'enfriado'por'agua.'El'vapor'venteado'después'de'este'condensador'es'más'alto'en'gases'no'condensables'que'la'mezcla'que'se'tiene'originalmente.''Otro'variante'de'este'sistema'es'usar'un'sistema'de'refrigeración'en'el'que'el'evaporador'sirve'como'el'condensador'de'la'muestra'de'purgal'de'igual'forma'se'condensa'el'mayor'volumen'de'refrigerante'y'se'ventea'el'no'condensable.'

'''''''''''''''''

'

Figura#7#Diagrama#autoDpurgador#

1) Unidad'de'condensación' 5)'Intercambiador'de'calor'2) Filtro' 6)'Control'de'alta'(HP)'y'baja'(LP)'presión'3) Mirilla' 7)'Orificio'restringido'calibrado'4) Válvula'termostática' 8)'Válvula'solenoide'de'purga'

' 9)'Conexión'bridada'

Figura 7 Diagrama auto-purgador

Figura 8.- Diagrama purgador automático de aire


''''''''''''''''''''''''''''''El'purgador'automático'autoclimitante'es'un'dispositivo'de'purga'que'reduce'la'concentración'de'noccondensables'a'un'porcentaje'insignificante,'con'poca'pérdida'de'refrigerante.'Este'purgador'automático'comienza'sólo'cuando'la'concentración'de'no'condensables'en'el'recibidor'de'líquido'es'de'2%'o'más'y'se'detiene'cuando'esta'concentración'ha'bajado'a'menos'del'1%.'Por'lo'tanto,'con'una'concentración'media'de'menos'de'0.1%,'la'concentración'promedio'en'toda'la'instalación'es'mucho'menor.'''Este'sistema'funciona'con'R404a'con'sistema'de'condensación'por'aire'y'compresor'hermético.'Es'de'expansión'directa'con'válvula'termostática,'y'totalmente'automático.'Trabaja'30'minutos'por'día'y'mantiene'el'porcentaje'de'gases'noccondensables'en'menos'del'2%.'En'caso'de'sistemas'nuevos'o'con'alta'concentración'de'noccondensables,'podrá'trabajar'más'tiempo'por'día.'

'Otros'sistemas'de'pruga'de'aire'

Brida'y'Contra'brida'para'la'Conexión'del'Purgador'

Liquido'del'Condensador'

Recibidor'de'Liquido'del'Sistema''a'ser'Purgado'

Línea'de'Liquido'al'Sistema'(Evaporadores)'

Unidad'Purgadora'

Válvula'de'Servicio'para'Venteo'

Válvula'de'Servicio'para'Aislamiento'de'la'Unidad'

Figura#8.D#Diagrama#purgador#automático#de#aire#

El purgador automático auto-limitante es un dispositivo de purga que reduce la

concentración de no-condensables a un porcentaje insignificante, con poca pérdida

de refrigerante. Este purgador automático comienza sólo cuando la concentración



de no condensables en el recibidor de líquido es de 2% o más y se detiene cuando

esta concentración ha bajado a menos del 1%. Por lo tanto, con una concentración

media de menos de 0.1%, la concentración promedio en toda la instalación es mucho

menor.

Este sistema funciona con R404a con sistema de condensación por aire y compresor

hermético. Es de expansión directa con válvula termostática, y totalmente

automático. Trabaja 30 minutos por día y mantiene el porcentaje de gases no-

condensables en menos del 2%. En caso de sistemas nuevos o con alta concentración

de no-condensables, podrá trabajar más tiempo por día.

Otros sistemas de pruga de aire

Existen otras opciones para resolver sistemas de purga de incondensables que

presentan variaciones con relación a lo desctrito anteriormente.

Utilizan gas refrigerante para evaporar el amoníaco y separar los gases no-

condensables para poder luego liberarlos afuera del sistema de refrigeracion.

Puntos de purga

Los puntos de purga son los puntos donde se recolecta el mayor volumen de aire y

no condensables del sistema, típicamente en lugares de baja temperatura o lugares

de más baja velocidad en recipientes. Dependiendo del tamaño del sistema y arreglo

del cuarto de máquinas, número de condensadores, recibidores de líquido, etc., se

determinará el número y localización de los puntos de purga óptimos. Los puntos

más comunes son:

• Líneas de drenaje de líquido de los condensadores evaporativos

• Recibidores de líquido/termosifón

• Condensadores con intercambiadores de calor casco y tubo, placas, etc.

• Válvulas de flotador de alta presión



El punto de purga será en la parte superior de la tubería o recipiente para no inundar

de líquido el purgador. Los puntos de purga se conectarán con válvulas solenoides

para controlar la secuencia de operación de los puntos de purga en forma automática.

En los siguientes diagramas se ve la localización de los puntos de purga en

diferentes sistemas:

Figura 9 Puntos de purga en sistema condensador evaporativo


'Existen'otras'opciones'para'resolver'sistemas'de'purga'de'incondensables'que'presentan'variaciones'con'relación'a'lo'desctrito'anteriormente.''Utilizan'gas'refrigerante'para'evaporar'el'amoníaco'y'separar'los'gases'noccondensables'para'poder'luego'liberarlos'afuera'del'sistema'de'refrigeracion.''Puntos'de'purga''Los'puntos'de'purga'son'los'puntos'donde'se'recolecta'el'mayor'volumen'de'aire'y'no'condensables'del'sistema,'típicamente'en'lugares'de'baja'temperatura'o'lugares'de'más'baja'velocidad'en'recipientes.'Dependiendo'del'tamaño'del'sistema'y'arreglo'del'cuarto'de'máquinas,'número'de'condensadores,'recibidores'de'líquido,'etc.,'se'determinará'el'número'y'localización'de'los'puntos'de'purga'óptimos.'Los'puntos'más'comunes'son:''

•' Líneas'de'drenaje'de'líquido'de'los'condensadores'evaporativos'

•' Recibidores'de'líquido/termosifón''

•' Condensadores'con'intercambiadores'de'calor'casco'y'tubo,'placas,'etc.'

•' Válvulas'de'flotador'de'alta'presión'

'El'punto'de'purga'será'en'la'parte'superior'de'la'tubería'o'recipiente'para'no'inundar'de'líquido'el'purgador.'Los'puntos'de'purga'se'conectarán'con'válvulas'solenoides'para'controlar'la'secuencia'de'operación'de'los'puntos'de'purga'en'forma'automática.''En'los'siguientes'diagramas'se've'la'localización'de'los'puntos'de'purga'en'diferentes'sistemas:'''

'''''''''''''''

Figura#9#Puntos#de#purga#en#sistema#condensador#evaporativo#


''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

Figura#10#Puntos#de#purga#sistema#condensador#casco#y#tubo#Figura 10 Puntos de purga sistema condensador casco y tubo



Figura 11 Puntos de purga sistema con válvula flotadora


''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

Figura#10#Puntos#de#purga#sistema#condensador#casco#y#tubo#


''''''''''''''''''''''''''''''''Purgadores'de'gases'no'condensables''En'la'industria'hay'varios'equipos'para'purgar'los'gases'noccondensables'del'sistema'de'refrigeración.'Éstos'se'instalan'y'cuentan'con'opciones'de'varios'puntos'de'purga,'desde'uno'(sencillo)'a'varios'como'8,'16,'24,'etc.,'y'se'conectan'con'varias'válvulas'solenoides'parar'hacer'la'secuencia'de'purga'en'todos'los'puntos'conectados'al'sistema.''Modo'de'operación''La'operación'de'un'purgador'automático'de'gases'se'puede'dividir'en'tres'etapas:'''

Figura#12#Puntos#de#purga#en#sistema#condensador#de#placas#Figura 12 Puntos de purga en sistema condensador de placas



Purgadores de gases no condensables

En la industria hay varios equipos para purgar los gases no-condensables del sistema

de refrigeración. Éstos se instalan y cuentan con opciones de varios puntos de purga,

desde uno (sencillo) a varios como 8, 16, 24, etc., y se conectan con varias válvulas

solenoides parar hacer la secuencia de purga en todos los puntos conectados al

sistema.

Modo de operación

La operación de un purgador automático de gases se puede dividir en tres etapas:

1. Llenado y enfriamiento,

2. Separación de no-condensables y

3. Liberación de gases no-condenables.

Llenado y enfriamiento (Figura 13)

El ciclo empieza con el llenado de amoníaco líquido a través de la válvula

solenoide, check (válvula de retención) y un orificio, causando su expansión hacia

el intercambiador de calor por el lado de los tubos. La válvula de líquido se queda

energizada hasta alcanzar el nivel de amoníaco en el intercambiador de calor

monitoreado por un sensor de nivel. Esto se conserva en el modo pre-enfriamiento

hasta que se alcanza una temperatura de 40°F (4.4°C) o menor. Cuando el purgador

llegue a esta temperatura, entrará en el modo activo.



Figura 13 Purgador - etapa de llenado y enfriamiento


1.'Llenado'y'enfriamiento,'

2.'Separación'de'noccondensables'y'

3.'Liberación'de'gases'noccondenables.'

'Llenado'y'enfriamiento'(Figura'13)'''El'ciclo'empieza'con'el'llenado'de'amoníaco'líquido'a'través'de'la'válvula'solenoide,'check'(válvula'de'retención)'y'un'orificio,'causando'su'expansión'hacia'el'intercambiador'de'calor'por'el'lado'de'los'tubos.'La'válvula'de'líquido'se'queda'energizada'hasta'alcanzar'el'nivel'de'amoníaco'en'el'intercambiador'de'calor'monitoreado'por'un'sensor'de'nivel.'Esto'se'conserva'en'el'modo'precenfriamiento'hasta'que'se'alcanza'una'temperatura'de'40°F'(4.4°C)'o'menor.'Cuando'el'purgador'llegue'a'esta'temperatura,'entrará'en'el'modo'activo.''''''''''''''''''''''''''Separación'de'noccondensables'(Figura'14)''Una'vez'que'se'llega'a'la'temperatura'adecuada,'el'control'selecciona'uno'de'los'puntos'de'purga'y'se'abre'la'válvula'solenoide'para'dejar'entrar'la'mezcla'de'refrigerante'y'gases'no'condensables,'conocido'como'gas'contaminado'(foul#gas)l'éste'entra'al'área'del'casco'del'intercambiador'de'calor,'a'través'de'la'línea'y'la'válvula'de'retención'(check)'y'orificio'para'el'control'de'flujo.'Todo'el'líquido'que'se'

Figura#13#Purgador#D#etapa#de#llenado#y#enfriamiento#

Separación de no-condensables (Figura 14)

Una vez que se llega a la temperatura adecuada, el control selecciona uno de los

puntos de purga y se abre la válvula solenoide para dejar entrar la mezcla de

refrigerante y gases no condensables, conocido como gas contaminado (foul gas);

éste entra al área del casco del intercambiador de calor, a través de la línea y la

válvula de retención (check) y orificio para el control de flujo. Todo el líquido que se

haya condensado en las líneas de purga se retendrá y caerá en el tanque de drenaje y

se regresará directamente a la succión.

El gas no podrá regresar a la línea de succión por el flotador que obstruye la línea de

succión para dejar entrar solo líquido refrigerante, forzando al gas a pasar a través

del orificio.

El gas es conducido a través de los tubos del Intercambiador por el lado del casco para

condensar el refrigerante que estuviera presente, el líquido llenará el intercambiador de

calor hasta que alcance la válvula de retención diferencial donde el líquido es regresado

a la misma línea de entrada de líquido al intercambiador de calor.



Este “reciclado” de amoníaco reduce la necesidad de estar alimentando más

refrigerante del sistema.

El sistema de control va a controlar la secuencia de los puntos de purga; si las

condiciones de purga no se alcanzan, continuará con el siguiente punto de purga y

así sucesivamente hasta que alcance las condiciones de purga. Cada punto de purga

tendrá por lo menos 5 minutos en cada ciclo. Cuando se llega a las condiciones de

purga terminará la toma e iniciará el ciclo de purga.

El ciclo de purga terminará cuando se alcancen las condiciones de purga. El control

podrá activar el modo “durmiendo” cuando no alcance las condiciones de purga

después de pasar dos puntos de purga sin llegar a las condiciones de purga.

Si no hay un ciclo de purga en una secuencia de dos veces, el purgador se apagará

por dos horas.

Figura 14 Purgador etapa de separación de gases no condensables


haya'condensado'en'las'líneas'de'purga'se'retendrá'y'caerá'en'el'tanque'de'drenaje'y'se'regresará'directamente'a'la'succión.'''El'gas'no'podrá'regresar'a'la'línea'de'succión'por'el'flotador'que'obstruye'la'línea'de'succión'para'dejar'entrar'solo'líquido'refrigerante,'forzando'al'gas'a'pasar'a'través'del'orificio.''El'gas'es'conducido'a'través'de'los'tubos'del'Intercambiador'por'el'lado'del'casco'para'condensar'el'refrigerante'que'estuviera'presente,'el'líquido'llenará''el'intercambiador'de'calor'hasta'que'alcance'la'válvula'de'retención'diferencial'donde'el'líquido'es'regresado'a'la'misma'línea'de'entrada'de'líquido'al'intercambiador'de'calor.'''Este'“reciclado”'de'amoníaco'reduce'la'necesidad'de'estar'alimentando'más'refrigerante'del'sistema.''El'sistema'de'control'va'a'controlar'la'secuencia'de'los'puntos'de'purgal'si'las'condiciones'de'purga'no'se'alcanzan,'continuará'con'el'siguiente'punto'de'purga'y'así'sucesivamente'hasta'que'alcance'las'condiciones'de'purga.'Cada'punto'de'purga'tendrá'por'lo'menos'5'minutos'en'cada'ciclo.'Cuando'se'llega'a'las'condiciones'de'purga'terminará'la'toma'e'iniciará'el'ciclo'de'purga.'''El'ciclo'de'purga'terminará'cuando'se'alcancen'las'condiciones'de'purga.'El'control'podrá'activar'el'modo'“durmiendo”'cuando'no'alcance'las'condiciones'de'purga'después'de'pasar'dos'puntos'de'purga'sin'llegar'a'las'condiciones'de'purga.'''Si'no'hay'un'ciclo'de'purga'en'una'secuencia'de'dos'veces,'el'purgador'se'apagará'por'dos'horas.''''''''''''''''''



Liberación de no-condensables (Figura 15)

Los gases no condensables se estarán acumulando en la cámara flotador de venteo

donde es separado del refrigerante. Una vez que el volumen de estos gases alcance

la presión determinada, energizará la válvula de venteo para liberar el gas hacia el

tubo de burbujeo donde el gas se diluirá con agua para liberarlo en forma segura.

Cuando se llene este depósito se podrá vaciar el agua con amoníaco disuelto con los

procedimientos estándar de seguridad.

Cualquier rastro de aceite que se acumule en el purgador podrá ser drenado de

las dos conexiones para drenaje de aceite siguiendo el procedimiento de cerrar las

válvulas de líquido y de entrada de gases dejando que el purgador vacíe el remanente

refrigerante cerrando la válvula de succión. Se deberá seguir los procedimientos de

drenaje de aceite para sistemas de amoníaco.

Estos equipos para purga de gases se construyen prontos para instalar las conexiones

de los puntos de purga, la línea de succión y líquido refrigerante, la línea de agua, y

el panel de control. Este panel de control también es compatible con un sistema de

control central del sistema de refrigeración vía Modbus.



Figura 15 Purgador liberación de gases no condensables


'''''''Liberación'de'noccondensables'(Figura'15)''Los'gases'no'condensables'se'estarán'acumulando'en'la'cámara'flotador'de'venteo'donde'es'separado'del'refrigerante.'Una'vez'que'el'volumen'de'estos'gases'alcance'la'presión'determinada,'energizará'la'válvula'de'venteo'para'liberar'el'gas'hacia'el'tubo'de'burbujeo'donde'el'gas'se'diluirá'con'agua'para'liberarlo'en'forma'segura.'Cuando'se'llene'este'depósito'se'podrá'vaciar'el'agua'con'amoníaco'disuelto'con'los'procedimientos'estándar'de'seguridad.''Cualquier'rastro'de'aceite'que'se'acumule'en'el'purgador'podrá'ser'drenado'de'las'dos'conexiones'para'drenaje'de'aceite'siguiendo'el'procedimiento'de'cerrar'las'válvulas'de'líquido'y'de'entrada'de'gases'dejando'que'el'purgador'vacíe'el'remanente'refrigerante''cerrando'la'válvula'de'succión.'Se'deberá'seguir'los'procedimientos'de'drenaje'de'aceite'para'sistemas'de'amoníaco.''Estos'equipos'para'purga'de'gases'se'construyen'prontos'para'instalar'las'conexiones'de'los'puntos'de'purga,'la'línea'de'succión'y'líquido'refrigerante,'la'línea'de'agua,'y'el'panel'de'control.'Este'panel'de'control'también'es'compatible'con'un'sistema'de'control'central'del'sistema'de'refrigeración'vía'Modbus.''''''''''''''''''''


'''''''''''''''''''''''''''''''Hay'otra'variación'en'la'industria'que'combina'el'purgador'de'gases'no'condensables'con'un'eliminador'de'agua'del'sistema.'Se'utiliza'el'mismo'principio'para'la'purga'de'gases,'se'toma'una'muestra'de'refrigerante'del'área'de'baja'presión'donde'contiene'más'concentración'de'agua'del'tanque'recirculador'o'acumulador'de'succión.'''Cuando'se'evapora'el'refrigerante,'se'acumula'el'agua'en'el'purgadorl'cuando'la'concentración'de'agua'llega'a'aproximadamente'20%,'se'concentra'más'el'agua'con'la'entrada'de'gas'caliente'o'resistencia'eléctrica'para'evaporar'todo'el'refrigerante'y'dejar'el'agua'detrás.'Después'este'residuo'de'agua'se'drena'del'purgador–siguiendo'las'prácticas'estándar'de'seguridad–hacia'un'recipiente'contenedor'de'agua'con'amoníaco'disuelto.'''

Figura#16#Purgador#de#gases#D#arreglo#general#Figura 16 Purgador de gases - arreglo general



Hay otra variación en la industria que combina el purgador de gases no condensables

con un eliminador de agua del sistema. Se utiliza el mismo principio para la purga de

gases, se toma una muestra de refrigerante del área de baja presión donde contiene

más concentración de agua del tanque recirculador o acumulador de succión.

Cuando se evapora el refrigerante, se acumula el agua en el purgador; cuando la

concentración de agua llega a aproximadamente 20%, se concentra más el agua con

la entrada de gas caliente o resistencia eléctrica para evaporar todo el refrigerante y

dejar el agua detrás. Después este residuo de agua se drena del purgador–siguiendo

las prácticas estándar de seguridad–hacia un recipiente contenedor de agua con

amoníaco disuelto.

El ciclo se repite separando el aire y gases no-condensables, y concentrando el agua

del sistema.

Figura 17 Purgador de gases no-condensables


El'ciclo'se'repite'separando'el'aire'y'gases'noccondensables,'y'concentrando'el'agua'del'sistema.''''''''''''''''''''''''''''''''

Contaminantes(en(el(aceite(

'Ahora'vamos'a'enfocarnos'en'los'agentes'contaminantes'que'se'pueden'encontrar'en'el'aceite.''El'propósito'del'aceite'en'el'sistema'es'la'lubricación'del'compresor'(ya'sea'tornillo'o'pistón).'Si'el'aceite'está'contaminado,'todo'el'sistema'está'en'riesgol'los'agentes'contaminantes'en'el'aceite'pueden'causar'diferentes'efectos'en'la'operación'del'sistema.''Los'más'comunes,'como'lo'hemos'comentado'antes,'son'el'aire'y'el'agual'ahora'también'los'metales,'sílice'y'suciedad'en'el'sistema'afectan'el'comportamiento'del'aceite.'

Figura#17#Purgador#de#gases#noDcondensables#



Contaminantes en el aceite

Ahora vamos a enfocarnos en los agentes contaminantes que se pueden encontrar en

el aceite.

El propósito del aceite en el sistema es la lubricación del compresor (ya sea tornillo

o pistón). Si el aceite está contaminado, todo el sistema está en riesgo; los agentes

contaminantes en el aceite pueden causar diferentes efectos en la operación del sistema.

Los más comunes, como lo hemos comentado antes, son el aire y el agua; ahora

también los metales, sílice y suciedad en el sistema afectan el comportamiento

del aceite.

El origen de los metales en el sistema es principalmente por el desgaste de los

componentes del compresor, pero también pueden encontrarse en el sistema cuando

se realizan reparaciones de tuberías o instalación de tuberías nuevas como rebaba

de soldaduras, polvos, sílice, suciedad en las tuberías, etc. causados por un pobre

procedimiento para limpieza durante la instalación.

Aunque no son los únicos orígenes de la contaminación en un sistema, los

anteriormente citados son los más comunes.

Efectos en el sistema

Además de los efectos del agua y aire mencionados en los puntos anteriores, la

oxidación del aceite genera ácidos orgánicos que incrementan la acidez del aceite,

que puede provocar desgastes prematuros en los componentes del compresor,

válvulas, asientos, vástagos, etc.

Las partículas de metal que se encuentran en el aceite contribuyen en un momento

dado a un desgaste mayor pues desplazan el aceite impidiendo la lubricación de



las partes en contacto, causando más desgaste en las piezas mecánicas. Esto va

a incrementarse hasta que se llegue a los límites de falla o de operación de los

componentes como rodamientos, aros de pistón, rotores, camisas, pistones, sellos

mecánicos, etc. De igual forma la arena y otras partículas abrasivas pueden contribuir

con este efecto de desgaste. La dureza y tamaño de las partículas determinarán el

efecto de desgaste en los componentes.

La descomposición del aceite–ya sea por contaminantes como agua, oxidación, o por

alta temperatura que ocasionan su deterioro en la composición química–ocasiona que

reduzca considerablemente sus propiedades lubricantes, tales como la viscosidad, y

generan la acidificación del medio.

También podrá cambiar la densidad del aceite y éste podrá salir del compresor y

no ser retenido en los separadores de aceite causando una migración mayor

al sistema, ocasionando problemas tales como la reducción en capacidad en

evaporadores, etc. Este problema deberá también ser atendido en su momento y

forma parte de otro estudio.

La importancia del análisis de aceite

Así como en una persona el análisis de sangre nos da mucha información sobre

los posibles problemas en la salud, el efectuar análisis de aceite en forma regular

también nos dará información de lo que está sucediendo en el sistema.

Se debe conocer la calidad y estado del aceite en el sistema; no solo el color nos

da información suficiente para poder asegurar la calidad del aceite, se recomienda

efectuar los siguientes estudios en una muestra de aceite por lo menos una o dos

veces al año. Si existe una migración y carga de aceite al sistema, se recomienda

hacerlo con mayor frecuencia, ya sea en forma mensual o trimestral. El costo del

análisis es mucho menor que una reparación o falla sorpresiva en los compresores.



Propiedades más comunes en aceite para refrigeración por amoníaco:

Aceite:

Viscosidad @ 40°C, cSt, ASTM D445 69

Viscosidad @ 100°C, cSt 9.1

Viscosidad @ 100°F, SUS 357

Viscosidad @ 210°F, SUS 56.8

Índice de viscosidad, ASTM D2270 100

Densidad, lb/gal, 60°F, ASTM D4052 7.4

Punto de escurrimiento °F (°C), ASTM D97 -38.2 (-39)

Punto de inflamabilidad, C.O.C., °F (°C), ASTM D92 440 (226)

Punto de combustión, C.O.C., °F (°C), ASTM D92 475 (246)

Peso específico, ASTM D4052 0.867

Tensión superficial, dynes/cm 29.84

Lista de pruebas recomendadas en el análisis de aceite:

a) Análisis de viscosidad

La viscosidad es la propiedad de un fluido a resistirse al corte, depende de su

cohesión y rapidez de transferencia en la cantidad de movimiento molecular. Las

propiedades del aceite para refrigeración con amoníaco determinan una viscosidad

optima de entre 300 y 335 SUS.

La prueba que se utiliza para determinar la viscosidad cinemática es la ASTM D445 y

es directamente relacionada con la temperatura del fluido.

En este caso los resultados obtenidos se comparan con los siguientes valores para

determinar el status del aceite:

• Ejemplo: Aceite para amoníaco (SUS)

Nuevo 300–335

Marginal 260–300

Inaceptable < 260



b) Análisis de acidez

En química el valor acido o número acido (AN–acid number) es la masa de hidróxido

de potasio (KOH) en miligramos que es requerido para neutralizar un gramo de

la sustancia química. El pH y AN miden diferentes aspectos del grado de acidez o

alcalinidad del aceite. EL método pH mide el pH del aceite y es usado para medir que

tan corrosivo el aceite puede ser, pero no indica la concentración de los componentes

alcalinos o ácidos. El pH es útil en aplicaciones donde el aceite puede ocasionar

daños severos. Las propiedades del aceite para refrigeración con amoníaco determina

un AN óptimo de 0.06.

La prueba que se utiliza para determinar el número acido (AN) es la ASTM D974 y es

basada en el cambio de color.



• Ejemplo: Aceite para amoníaco (mg KOH/g)

Nuevo 0.60

Marginal 0.80

Inaceptable > 1.0

c) Análisis de contenido de agua

“La Valoración de Karl Fischer es un clásico método de valoración en química

analítica que utiliza una valoración culombimétrica o volumétrica para determinar

las trazas de agua en una muestra.” Consiste en aplicar la reacción descubierta por

el científico alemán del mismo nombre con unos reactivos desarrollados por el que

incluyen yodo, óxido de azufre, pigmentos y alcoholes. La prueba en una oxidación

electrolítica y el yodo agregado proporciona la electricidad consumida según la ley de

Faraday expresado en Colombios. 1g de Agua = 10.71 Colombios.



La prueba que se utiliza para determinar la cantidad de agua es la Prueba Método

Karl Fischer.



• Ejemplo: Aceite para amoníaco (ppm)

Nuevo < 75

Marginal 75-100

Inaceptable > 100

d) Análisis de sedimentos

Se deben realizar análisis de las muestras para encontrar sedimentos en el aceite,

en este caso se utiliza el método ASTM de emisión atómica para determinar los

componentes que se encuentran en el aceite.

Dependiendo del tipo de sedimentos que se encuentren podemos determinar las

casusas del origen de los mismos y tomar acciones correspondientes.

Grupo uno Grupo dos

Fósforo Hierro

Zinc Plomo

Calcio Cobre

Bario Aluminio

Silicio Latón

Grupo Uno: Indica que el aceite se está descomponiendo y debe cambiarse.

Grupo Dos: Indica que el compresor está desgastándose alguna de sus partes (válvula

deslizante, rotores, rodamientos, chumaceras, etc.) y debe revisarse mecánicamente.





• Ejemplo: Aceite para amoníaco (ppm)

Nuevo 0.00

Marginal 1–20

Inaceptable > 20

En la siguiente tabla se encuentra un resumen para estas pruebas.

PROPIEDAD UNIDADES METODO ASTM ACEITE NUEVO MARGINAL INACEPTABLEViscosidad @ 100°F (37.8°C) SUS D445 300-‐335 260-‐300 &345-‐375 < 260 & > 375Viscosidad @ 104°F (40°C) CST D445 61-‐75 55-‐60 & 76-‐78 < 55 & > 78Numero de Acidez mgKOH/g D974 0.06 0.80 > 1.0Agua PPM Karl Fischer < 75 75 -‐ 100 > 100Fosforo PPM Emision de Plasma 0.00 1 -‐ 20 > 20Zinc PPM Emision de Plasma 0.00 1 -‐ 20 > 20Calio PPM Emision de Plasma 0.00 1 -‐ 20 > 20Bario PPM Emision de Plasma 0.00 1 -‐ 20 > 20Fierro PPM Emision de Plasma 0.00 5 -‐ 10 > 10Plomo PPM Emision de Plasma 0.00 5 -‐ 10 > 10Cobre PPM Emision de Plasma 0.00 5 -‐ 10 > 10Aluminio PPM Emision de Plasma 0.00 5 -‐ 10 > 10Bronce PPM Emision de Plasma 0.00 5 -‐ 10 > 10Silices PPM Emision de Plasma 0.00 5 -‐ 15 > 15

SUS -‐ Saybolt Universal SecondsCST -‐ CentiStokesmg KOH7g -‐ Miligramos de Hidroxido de Potasio por gramo

ANALISIS DE ACEITE RECOMENDADO PARA COMPRESOR DE TORNILLOACEITE TIPO No.1 para Amoniaco

Si la viscosidad es inaceptable se debe cambiar el aceite. Si los niveles de agua o

acido son muy altos, el aceite debe ser cambiado o puede ser filtrado y/o secado.

Si los sedimentos indican presencia de contaminantes, el aceite también debe

ser cambiado. Los niveles de metal en el aceite son indicadores de desgaste en el

compresor y no afectarán la condición del aceite pero puede causar más desgaste

por lo anteriormente mencionado. Estos niveles altos de metales indican problemas

potenciales en el compresor. Más significativo que los valores reales encontrados en

cada análisis de aceite, es el cambio o incremento entre cada análisis y el tiempo de

operación del compresor en horas.



Marginal: Significa que está bien, puede seguir trabajando pero debe ser cambiado en

las siguientes 200 horas de operación a más tardar.

Inaceptable: Significa que acciones correctivas deben ser tomadas inmediatamente.

Conclusiones

Todo sistema de refrigeración con amoníaco está expuesto a la entrada de agentes

contaminantes, desde su etapa de instalación y durante la operación diaria, con la

entrada de aire, humedad, agua y otros agentes.

Está confirmado que cada contaminante tendrá un efecto diferente en el sistema pero

en general todos ocasionarán deficiencias operativas en el sistema que reducirán el

desempeño del mismo ocasionando pérdidas de capacidad, incrementos de consumo

energético, elevación en los costos de operación y mantenimiento del sistema.

En algunos casos estos agentes pueden ser muy críticos ocasionando paradas no

programadas del sistema, tiempos muertos, reparaciones mayores, pérdidas de

producto, procesos, etc. que, comparado con el costo de un mantenimiento regular y

efectivo, siempre representarán pérdidas económicas mayores.

Exhortamos con este artículo a identificar el estado de cada sistema con respecto

a los agentes contaminantes. Esto incluye la evaluación de la inversión en la

instalación de equipos y accesorios para asegurar la disminución o eliminación de

estos agentes contaminantes, así como incrementar o implementar un programa

de mantenimiento que incluya un monitoreo más efectivo sobre la operación del

sistema, la calidad de aceite y el nivel de estos contaminantes para tenerlos “bajo

control” para que no ocasionen mayores problemas en el sistema.



Referencias

4. IIAR, Bulletin 108: “Guidelines for: Water Contamination in Ammonia

Refrigeration Systems”, 1986.

5. David Point, Airgas Specialty Products, Technical Paper “Ammonia Quality”,

RETA 2006 National Convention.

6. York International Inc., WDO Brochure, ref. 3.000 00.03, año 2003.

7. GEA, Ammonia Drier Brochure, 2006.

8. GEA, Ammonia Drier IOM Manual.

9. Per Skærbæck Nielsen, Danfoss/Dan Valve, “Effects of water Contamination in

Ammonia Plants”, 2001.

10. 2010 Airgas, Inc. Web Page: http://www.airgasspecialtyproducts.com/products/

anhydrousAmmonia/industrialRefrigeration.aspx

11. Airgas, Inc. Technical Bulletin “Cold Flo Sampler” Bulletin TB4.1. 12/2005,

www.airgasspecialtyproducts.com

12. GEA RTSelect™ Selection Program for Screw Compressors Ratings.

13. IIAR, Charles C. Hansen III, Technical Paper “Purging and Purgers for Ammonia

Refrigeration Systems”, IIAR Annual Meeting, marzo de 1982.

14. H.A. Phillips & Co., Bulletin ANW-SB07a, “Procedure for Measuring Water in

Ammonia Refrigeration Systems”, Estados Unidos.

15. GEA Self Limiting Auto Purger Brochure.

16. Wilbert F. Stoecker, “Industrial Refrigeration Handbook”, McGraw-Hill, 1998-

1995.

17. GEA FES, Screw Compressor Lubricant Analysis, Technical Bulletin ENG-10 Rev.

D, Date 03/2007.



18. RSC Parker, Rapid Purger V300 Product Bulletin 76-00, ECO: 112144, 06/19/2015.

19. Hansen Technologies Corp., Auto-Purger® Plus OiI Manual Bulletin APP- 01d,

enero de 2009.

20. Hansen Technologies Corp., Auto-Purger® Operator Installation and Instruction

manual, AP003h, marzo de 2003.

21. IIAR 1984, Technical Paper, Oil Refrigeration in Plants, Vagn Villadsen, Sabroe

LTD, Dinamarca, 12/20/1983.

22. IIAR 2004, Technical Paper #16, Oil in Ammonia Refrigeration Plants, Kurt

Hytting, Sabroe Refrigeration A/S, Dinamarca.

23. Wikipedia, 2015, “Valoración de Karl Fischer”, varios Autores, ref. Direccion

HTTPS: https://es.wikipedia.org/wiki/Valoraci%C3%B3n_de_Karl_Fischer



Gráfica 1: Temperatura de saturación vs. % de agua en soluciones de agua-amoníaco


'Gráfica(1:(Temperatura(de(saturación(vs.(%(de(agua(en(soluciones(de(aguaJ

amoníaco(

'''''''''''''''''''Temperatura(de(Saturación(vs.(%(de(Agua(en(Soluciones(de(AguaJAmoniaco''''''''''''''''''''''

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Gráfica 2: Punto de congelación solución agua-amoníaco


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d%BH

P%CO

P%Ca

pacida

d%BH

P%CO

P%Ca

pacida

d%BH

P%CO

P%Ca

pacida

d%BH

P%CO

P%M

odel

o%kW

%kW

%kW

/kW

%kW

%kW

%kW

/kW

%kW

%kW

%kW

/kW

%kW

%kW

%kW

/kW

%29

0GLX!!!!

(155

7.6!m

3 /hr)!

1066

.8!

270.7!

0.25

4!10

43.4!

270.3!

0.25

9!10

20.5!

269.8!

0.26

4!99

7.4!

269.3!

0.27

0!

Efecto!

100.0%

!10

0.0%

!10

0.0%

!<2.2%!

<0.1%!

2.1%

%<4.3%!

<0.3%!

4.2%

%<6.5%!

<0.5%!

6.4%

%



TRABAJO'TECNICO'ESPAÑOL'#'

37'/'39'

IIAR'2016'

'

Presion((psia

)(/(Diff(/(%

169.158

0.0

100%

173.339

4.181

2.5%

174.762

5.604

3.3%

177.645

8.487

5.0%

Capacid

adBH

PCapacid

adBH

PCapacid

adBH

PCapacid

adBH

P

Modelo

TRHP

BHP/TR

TRHP

BHP/TR

TRHP

BHP/TR

TRHP

BHP/TR

290G

LX'''(

916.8'CF

M)

248.2

310.6

1.25

124

731

7.6

1.28

624

6.5

320

1.29

824

5.9

324.6

1.32

0

Efec

to10

0.0%

100.0%

100.0%

<0.5%

2.3%

2.8%

<0.7%

3.0%

3.7%

<0.9%

4.5%

5.5%

Presion((Bara)(/(Diff(/(%

11.663

0.0

100%

11.951

0.288

2.5%

12.049

0.386

3.3%

12.248

0.585

5.0%

Capacid

adBH

PCO

PCapacid

adBH

PCO

PCapacid

adBH

PCO

PCapacid

adBH

PCO

P

Modelo

kWkW

kWkW

kWkW

kWkW

290G

LX''''

(155

7.6'm

3 /hr

)87

323

1.6

0.26

586

8.6

236.8

0.27

386

7.1

238.6

0.27

586

4.9

242

0.28

0

Efec

to10

0.0%

100.0%

100.0%

<0.5%

2.2%

2.8%

<0.7%

3.0%

3.7%

<0.9%

4.5%

5.5%

500

$394,200.00

1.2

75%

$0.10

Costo(Op

eracion

Costo(Op

eracion(Ad

icional

$10,842

Costo(Op

eracion(Ad

icional

Costo(Op

eracion(Ad

icional

$14,731

$21,621

Ejem

plo:

Sistem

a'de

'(TR)

Relacion

'Con

sum

o'(k

W/T

R)Tiem

po'de'Ope

racion

'Ann

ual'%

Costo'de

'Ene

rgia''U

SD$/

kW

High(Stage(S15°C(/(30°C

Sat.(Temp.(Cond.(30

°CSat.(Temp.(Cond.(30

.83°C

Sat.(Temp.(Cond.(31

.11°C

Sat.(Temp.(Cond.(31

.67°C

Tabla(No.(2.S(Efectos(e

n(la(ca

pacidad(de(un(Compresor(co

n(base(a(la(Variacion(en(la(Presion(de(Condensacion

High(Stage(5°F(/(86°F

Sat.(Temp.(Cond.(86

°FSat.(Temp.(Cond.(87

.5°F

Sat.(Temp.(Cond.(88

°FSat.(Temp.(Cond.(89

°F



Gráfica 3. Factor de evaporación de una muestra


!Gráfica!3.!Factor!de!evaporación!de!una!muestra!!''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

El'factor'de'evaporación,'FE,'representa'el'porcentaje'de'amoníaco'líquido'que'queda'en'la'muestra'después'de'que'una'porción'se'evapora'mientras'se'está'tomando'la'muestra'

Factor!de!Evaporación!FE!

Presión!de!recipiente!psig!

El factor de evaporación, FE, representa el porcentaje de amoníaco líquido que

queda en la muestra después de que una porción se evapora mientras se está

tomando la muestra



Anexo A


'Anexo!A!

'

''''''''Figura'18'Pipeta'graduada'para'muestra'Figura 18 Pipeta graduada para muestra

Notes:



Documents

Trabajo Técnico No. 3 - IIAR ORG Conference... · Por fugas en prensa estopas o vástagos de válvulas, sellos mecánicos del compresor, empaques principalmente donde existan bridas