RETER
E.I.R.L.
REFRIGERACION TERMODINAMICA
CAPACITACION A NIVEL NACIONAL REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO -A Empresas de Lima y Provincias con sus mismos equipos -A Instituciones Privadas y Estatales en Nuestra Escuela -A Ingenieros y Técnicos en Nuestra Escuela
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E.I.R.L.
CURSO DE AIRE ACONDICIONADO
REFRIGERACION TERMODINAMICA
CAPITULO 7 : SISTEMAS DE TUBERÍA HIDRÓNICA PARA CHILLER CONCEPTOS BASICOS DE EQUIPOS DE REFRIGERACION CHILLER
Expositor:
Ing. Willian Morales Quispe
Ingeniero Mecánico-Electricista, Universidad Nacional de Ingeniería Estudios de Especialización “Refrigeración y Aire Acondicionado”, en Colombia Estudios de Especialización “Ventilación Localizada“, Cuba Estudios de especialización en Aire Acondicionado Multi “V” en Mexico Miembro de ACAIRE (Asociación Colombiana de Refrigeración y Aire Acondicionado) Profesor de “Refrigeración y Aire Acondicionado” de TECSUP (1990 – 1995) Gerente General de la empresa RETER EIRL“Refrigeración y Termodinamica” Catedrático de la Universidad Nacional del Callao (Facultad de Mecánica y Energía) RETER E.I.R.L.
ESQUEMA DESARROLLADO DEL TEMARIO
1.- FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERÍAS Y DUCTOS 2.- PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS Y DUCTOS 3.- ÁBACOS DE ROZAMIENTO EN TUBERIAS PARA DETERMINAR LAS CAIDA DE PRESIONES 4.- CAÍDA DE PRESIÓN EN ACCESORIOS 5.- DIMENSIÓN DE LOS SISTEMAS DE TUBERÍA 6.- BOMBAS CENTRÍFUGAS, TANQUES DE EXPANSIÓN 7.- CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS, SELECCIÓN 8.- LEYES DE SIMILITUD DE BOMBAS 9.- CIRCUITOS SERIE, CABEZAL DE UN TUBO, CABEZAL DE DOS TUBOS CON RETORNO DIRECTO. CABEZAL DE DOS TUBOS CON RETORNO INVERSO 10.- TEMPERATURA DE LOS FLUJOS DE AGUA EN LOS SITEMAS HIDRÓNICOS 11.- SELECCIÓN DE LAS UNIDADES TERMINALES
LA ECUACIÓN DE CONTINUIDAD El paso del agua por las tuberías de agua o el aire por ductos generalmente se realiza como un flujo estacionario, o flujo permanente es decir que el flujo del fluido en cualquier punto de una sección del tubo o ducto es igual al que hay en otras partes del tubo independientemente de la forma y de la sección transversal del mismo esto quiere decir que pasa la misma cantidad de fluido por cualquier sección del tubo en un momento dado. No hay retención de fluido en ninguna parte. No se debe de confundir flujo estacionario con la velocidad a la cual fluye el fluido. En flujo estacionario el fluido fluye mas rápidamente al pasar los las secciones de áreas menores. En los sistemas de aire acondicionado y ventilación no suele cambiar de manera apreciable la densidad por lo que se les llama fluidos incompresibles el flujo estacionario Es un caso especial de el principio de la conservación de la masa, o también el principio de la continuidad. Si es un flujo estacionario incompresible, la ecuación de continuidad es:
VRF = constante = A1 × V1 = A 2 V2 VRF = flujo...volumétrico A1 , A 2 = área...sección..transversal V1 , V2 = velocidad...del...fluido
TAMBIEN EN FUNCIÓN DEL FLUJO DE MASA
MRF = constante = d1 × VRF = dA1V1 = dA 2 V2 MRF = flujo...másico d = densidad Ejemplo: Pasa aire por un ducto de 1 pie por 2 pies, con un flujo de 1,200 CFM. El Tamaño del ducto cambia a 0.5 pies por 1 pie. Cual es la velocidad en la segunda sección del ducto?
CONTINUACIÓN
VRF = constante = A1 × V1 = A 2 V2 VRF = flujo...volumétrico VRF 1,200 CFM V1 = = = 600 2 A1 2pies
pies min
A1V1 × A 2 × V2 ⇒ continuidad 2
A1 2pies pies pies V2 = × V1 = × 600 = 2,400 2 A2 0.5pies min min
LA ECUACIÓN DE LA ENERGIA DE FLUJO (ECUACIÓN GENERALIZADA DE BERNOULLI) CUANDO SE APLICA EL BALANCE DE ENERGIA DE FLUJO EN UNA TUBERÍA SE PUEDE ENUNCIAR LO SIGIENTE:
E1 + E agregada - E perdida = E 2 ⇒ E1 + E agregada = E 2 + E perdida E1,E2 = Energía almacenada en el fluido entre los puntos 1 y 2 E agregada = Energía agregada al fluido entre los puntos 1 y 2 E per. = Energía perdida por el fluido entre los puntos 1 y 2
Hs = presión estática del fluido en reposo, pies V = velocidad pies/seg. G = constante gravitacional, 32.2 pies/seg2 V2/2g = presión de velocidad, pies He = elevación Hp = presión agregada por la bomba o ventilador, pies Hf = pérdida de presión en la tubería o ducto en pies.
V12 E1 = H s1 + + H e1 2g E agregada = H p V22 E 2 = H s2 + + H e2 2g E perdida = H f
ECUACIÓN GENERALIZADA DE BERNOULLI
PRESIÓN DE LA BOMBA PRESIÓN ESTÁTICA
PRESIÓN DE ALTURA
V12 V22 H s1 + + H e1 + H p = H s2 + + H e2 + H f 2g 2g
PROBLEMA: Un sistema de tubería debe de suministrar agua desde sótano hasta el tanque de almacenamiento en el techo, que queda a 180 pies de altura, en un edificio de departamentos la pérdida de presión en las tuberías, válvulas y conexiones Es de 12 pies de agua. El agua entra a la bomba a una presión de 10 pies y Sale a la presión atmosférica. Todos los valores son de presión manométrica La velocidad en la succión es de 2 pps. Cual es es la presión necesaria en la bomba?
V12 V22 H s1 + + H e1 + H p = H s2 + + H e2 + H f 2g 2g (V22 − V12 ) H p = ( H s2 − H s1 ) + + ( H e2 − H e1 ) + H f 2g ( H s2 − H s1 ) = 0 −10 = −10pies ⇒ Δp estática (V22 − V12 ) 10 2 − 2 2 = 1.5pies ⇒ Δp dinámica 2g 64.4 ( H e2 − H e1 ) = 180pies ⇒ Δp elevación H f = 12pies ⇒ Δp fricción H p = −10 + 1.5 + 180 + 12 = 184pies...de..c.d.a.
CONTINUACIÓN
Hp = 184 pies
PRESIONES EN SISTEMAS ABIERTOS Y CERRADOS Un sistema de tubería abierto es aquel en el que no existe ningún punto, Comunicación con la presión atmosférica, sólo recircula y no hay abertura alguna En la tubería y no hay cambio neto de elevación del agua en todo el circuito, y por Lo tanto He = 0, un sistema hidrónico es un sistema cerrado, en los sistemas de ductos en general son sistemas abiertos, pero el cambio de la carga debido a la elevación es tan pequeño que se puede omitir, por ejemplo 1” de agua = 70 pies de aire. PROBLEMA (sistema cerrado) La pérdida de presión por fricción en el sistema hidrónico es de 24 pies de agua Cual es la carga necesaria en la bomba? H s1
V12 V22 + +H e1 +H p =H s2 + +H e2 +H f 2g 2g
(V22 −V12 ) H p =( H s2 −H s1 ) + +( H e2 −H e1 ) +H f 2g ( H s1 −H s1 ) =0 ⇒Δp estática (V12 −V12 ) =0 ⇒Δp dinámica 2g ( H e1 −H e1 ) =0 ⇒Δp elevación (Δ altura =0) H f =H p =24pies ⇒Δp fricción H p =H f =24pies...de..c.d.a.
PROBLEMA: Por el ducto circulan 8,000 CFM de aire. La pérdida por fricción del punto 1 al punto 2 es de 0.43 pulgadas de agua. Si la presión estática en 1 es 1.10 Pulgadas de agua. Cual es la presión estática en el punto 2? H s1 +
V12 V2 + H e1 + H p = H s2 + 2 + H e2 + H f 2g 2g
(V12 − V22 ) + (H e1 − H e2 ) 2g 8000 1min pies como ⇒A1V1 = A 2 V2 ⇒V1 = = 2,000CFM × = 33.33 4 60seg. s H s2 = H s1 + H p − H f +
pies (V 2 − V12 ) 33.332 −8.332 ⇒ 2 = =16.2pies s 2g 64.4 convirtiendo...pies de aire ⇒pulgadas(agua) V2 = 8.33
1" (agua) = 0.23" (agua) 69.6pies(aire) =1.10 + 0 − 0.43 + 0.23 + 0 = 0.90" (agua)
16.2pies(aire) × H s2
PRESIÓN TOTAL, ESTÁTICA Y DE VELOCIDAD
H T = HS + H V V2 HV = ⇒ V = 2 gH V 2g pies pies V = velocidad( ), g = gravedad( 2 ), H V = velocidad(pies) s s Ejercicio: Se miden la presión total y estática y se obtienen los siguientes datos 66.5 y 64.8 pies de agua, en el tubo de agua del condensador de un equipo de refrigeración Cual es la velocidad del agua en el tubo? H T =H S +H V =66.5 −64.8 =1.7 pies V2 pies HV = ⇒ V = 2 gH V = 2 ×32.2 ×1.7 =10.5 2g s PARA( AIRE ) 2
pies V H V = pulg .(agua) ⇔ ⇒ minuto 4000 pies V =4000 H V ⇒ pulg .(agua) ⇔ minuto
TUBO DE PITOT
Mide el flujo de aire, el sensor que se introduce en el ducto tiene dos tubos Concentricos. la abertura que da hacia la corriente de aire mide la presi贸n Total, y los agujeros concentricos a la presi贸n est谩tica, de modo que la Presi贸n de velocidad se lee directamente.
CONVERSIÓN DE PRESIÓN DE VELOCIDAD A PRESIÓN ESTÁTICA Uno de los hechos notables que se presentan en el flujo dentro de un tubo o un ducto es que la presión estática puede aumentar en la dirección del flujo Si la velocidad disminuye. Esto se origina por la conversión de energía de Velocidad por energía de presión estática a este fenómeno se le llama RECUPERACIÓN ESTÁTICA. PARA(AIRE) 2
Asumiendo que Hf= 0 (fricción)
pies V HV = ⇒ pulg.(agua) ⇔ minuto 4000 pies V = 4000 H V ⇒ pulg.(agua) ⇔ minuto 2
H S2 − H S1 = H V1 − HVV2
2
V V = 1 − 2 4000 4000
Realmente existe una eficiencia de recuperación estática ya que la fricción de Todas maneras ste y se denomina “R”, entonces 2
2
V1 V2 R.P.E. = R − 4000 4000 " R" 0.7 −0.9
RECUPERACIÓN ESTÁTICA EN DUCTOS DE AIRE
Ejercicio: Calcular el aumento en la presión estática del punto uno al punto dos, en el Sistema de ductos de aire si el factor “R” es de 0.7
1,800 600 ( H s1 − H s1 ) = 0.7 − = 0.13pulg.(agua) 4,000 4,000 2
2
PÉRDIDA DE PRESIÓN POR FRICCIÓN EN TUBERIAS Y DUCTOS Uno de los efectos que la bomba o el ventilador deben contrarrestar es la pérdida de presión debido a la FRICCIÓN. La fricción es el resultado de la viscosidad del fluido y de la rugosidad de la pared del tubo. Normalmente en Los sistemas de aire acondicionado se utilizan flujos turbulentos y la caída De presión esta dada por:
L V2 Hf = f D 2g
f= factor de fricción
PÉRDIDA POR FRICCIÓN EN FLUJO DE AGUA EN TUBERIAS La pérdidas o caída de presión se ha plasmado en gráficas como las que vienen A continuación que están basadas en formulas cono las anteriores además de la de Darcy.
AGUA QUE FLUYE EN TUBERÍA DE ACERO CÉDULA 40 (ESPESOR) FLUYENDO A 60ºC, EN BUEN ESTADO DE LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA HIDRÓNICO CERRADO
Caída de presión aceptada No mayores de 4pies de agua por cada 100 pies de longitud.
AGUA QUE FLUYE EN TUBERÍA DE ACERO CÉDULA 40 (ESPESOR) FLUYENDO A 60ºC, EN BUEN ESTADO DE LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA HIDRÓNICO ABIERTOS
PÉRDIDAS POR FRICCIÓN PARA TUBOS DE AGUA EN TUBOS DE COBRE SISTEMA ABIERTO O CERRADO
ÁBACO PARA LA OBTENCIÓN DE EL DIÁMETRO DE LAS MONTANTES
EJERCICIO: Cual es la caída de presión debida a la fricción a la velocidad en 500 pies de tubería De 2” de acero cedula 40, para agua helada en un circuito abierto, a traves de la cual fluyen 40 GPM de agua a 60ºF (del gráfico de circuitos abiertos)
L V2 Hf = f = 3.2pies/100pies × 500 = 16pies(agua) D 2g D = 2” 40 Flujo en GPM
3.2 Pérdidas de presión en pies de agua, por cada 100 pies
Ejercicio: Un tubo de acero de 3” de cedula 40, debe de servir para circular 200 GPM de agua helada en un sistema. Se le pide al maestro Rolando, técnico de servicio, que verifique si en realidad el flujo es de 200 GPM. Rolando coloca dos manómetros en un tramo horizontal de tubo recto a una distancia de 200 pies entre si. El primer manómetro indica 40 pies de agua y el segundo 32 pies de agua. Esta pasando la Cantidad correcta de agua por el sistema?. Cuanta agua circula?
pies(agua) H S1 + H S2 = H F = 40 - 32 = 8 200pies Prorrateando nos da: 4pies de agua por cada 100 pies En el gráfico de circuitos abiertos nos da: Hf = 9 pies de agua por cada 100 pies, por lo tanto el flujo debe de ser menor, a Hf (100 pies) y una caída de 4 pies en tubo de 3” el caudal debe de ser 130 GPM GRAFICAMENTE:
Con 200 GPM, y D = 3” Debería haber 9 pies de caída
Con 130 GPM, y D = 3” hay una caída de 4 pies que es la medida.
200 GPM
D = 3”
130 GPM
D = 3”
CAÍDA DE 9 PIES CAÍDA DE 4 PIES
PÉRDIDA DE PRESIÓN EN CONEXIONES DE TUBERÍAS Además de las pérdidas de presión en los tramos rectos de tubería, tenemos Adicionales pérdidas en accesorios y conexiones que son frecuentes en los Sistemas hidrónicos de tubos. A esas pérdidas se les llama PÉRDIDAS DINÁMICAS Se encuentran en la tabla siguiente y está en términos de longitud equivalente. Ejemplo: Calcular la caída de presión a través de un codo normal de hierro fundido de 4” x 90º, en un sistema de agua helada a través del cual pasan 300 GPM de agua.
L.E. = 11”
USANDO EL ÁBACO DE TUBERÍAS CERRADAS Hf = para 100 pies = 5.2 pies de agua Hf = 5.2 pies de agua/100 pies =x 11 pies = 0.6 pies de agua
PÉRDIDA DE PRESIÓN EN CONEXIONES DE TUBERÍA
CAÍDA DE PRESIÓN EN SISTEMAS DE TUBERÍAS Es un problema común determinar la caída de presión en sistemas cerrados para Calcular la carga necesaria de la bomba, esta es simplemente la SUMA DE TODAS LAS PÉRDIDAS A TRAVÉS DE CADA PARTE DE UNO DE LOS CIRCUITOS, desde la Descarga de la bomba hasta la succión de la misma, incluyendo los tubos, conexiones Válvulas y equipos, será igual a la caída de uno de los circuitos, esto se debe a que las caídas de presión en son las mismas en cada circuito a semejanza de los circuitos eléctricos en los cuales en la conexión paralelo la caída de voltaje es la misma en cada circuito paralelo. CIRCUITO LARGO = AGUAL CAIDA DE PRESIÓN
CIRCUITO CORTO = IGUAL CAÍDA DE PRESIÓN Para balancear el sistema el contratista cerrara las llaves A , C , D. para aumentar la caída de presión allí y obtener el flujo adecuado por el circuito. Por esta razón se elige el ramal de mayor cantidad de obstáculos para calcular la caída de presión del sistema en general LOS CIRCUITOS MÁS CORTOS TIENEN LAS VÁLVULAS PARCIALMENTE CERRADAS, y no hay modo de obtener la caída de presión en estas.
EJEMPLO: Calcular la carga de la bomba necesaria para el sistema de tubería de acero . Solución: Según la ecuación de la energía el aumento necesario de altura de la bomba F – A es igual ala caída de presión debida a la fricción desde A hasta F en el sistema, pero sólo se escoge el circuito con mayor pérdida de presión. Probablemente sea el ABCDEF, Más largo, los circuitos ABEF Y ACDF se descartan por el momento. Algunas Veces puede ser que un circuito corto sea el que tiene más caída de presión por eso Hay que examinar cada caso
TABLA DE DATOS OBTENIDOS DE LOS ﾃ。ACOS
DIMENSIÓN DE LOS SISTEMAS DE TUBERÍA DE AGUA En los sistemas hidrónicos es la determinación del tamaño de cada sección de tubo Esto se hace en general con el método llamado de IGUAL FRICCIÓN los pasos son: 1.- Preparar un esquema del sistema de tuberías. 2.- Calcular el flujo en cada sección del tubo sumando los flujos necesarios para cada unidad terminal, desde la última unidad hasta el cabezal de la bomba. 3.- Elegir un valor de pérdidas por fricción desde el cabezal de la bomba basándose en los siguientes hechos a) La pérdida de fricción debe de ser entre 1 y 5 pies de agua por cada 100 pies de longitud. b) La velocidad en el cabezal no debe de ser mayor de 4 a 6 pies por segundo en sistemas pequeños y de 8 a 10 pies por segundo en los sistemas grandes, la velocidad en lugares cerrados no debe de ser mayor de 4 pps, para evitar ruidos. 4.- Seleccionar un diámetro de tubo para el cabezal de la bomba mediante gráficas de pérdidas por fricción basado en las velocidades recomendadas anteriores. Si hay más de una alternativa, elegir entre el diámetro mayor y menor según sea la presión de costos financieros. 5.- Continuar a lo largo del circuito que se eligió seleccionando los diámetros de la tubería de cada tramo. Esto se debe de hacer con las siguientes guías: a) Cuando el flujo se reduce de manera apreciable, seleccionar el diámetro del tubo inmediato inferior en la gráfica, para que la pérdida de fricción sea igual a la escogida en la sección inicial.
CONTINUACIÓN:
b) No permitir que la velocidad descienda de 1.5 a 2 pies por segundo , para evitar el asentamiento de tierra o acumulación de aire en las tuberías 6.- Seleccionar los tamaños de tubos para los ramales de otros circuitos, si un circuito no es demasiado corto, se usan las mismas tasas de pérdidas por fricción. para un circuito extremadamente corto se seleccionarán diámetros menores de tubo en estos ramales para aumentar la caída de presión, este problema no se presenta en un sistema de retorno inverso. 7.- Verificar cual circuito será el más largo, o tendrá la mayor longitud equivalente calcular la caída de presión en el circuito más largo. EJEMPLO: Seleccionar los tamaños de tubos para el sistema mostrado de tubería de agua helada Se usa tubería de cobre del tipo L. Cada terminal toma 10 GPM los ramales a cada unidad terminal tienen 10 pies de Longitud, la longitud de los cabezales se encuentran en el esquema. 1.- Se traza primero el esquema de la tubería
2.- Se calcula el flujo en cada sección sumando los flujos en cada unidad, comenzando por la última. 3.- El circuito más largo es ABCDEFGHIJ 4.- El cabezal AB tiene 40 GPM con ayuda del ábaco correspondiente se obtiene que se puede usar tubería de 2 ½” como de 2” para obtener una pérdida de fricción entre 1 a 5 pies de agua por cada 100 pies de longitud. 5.- El tubo de 2” se selecciona para gastar menos. La pérdida por fricción es de 3.3 pies de agua/100 pies. 6.- en la tabla siguiente se tiene un resumen de los datos obtenidos, tomando en cuenta que el diámetro se reduce a medida que el flujo disminuye, para mantener una caída de presión razonablemente cercana a la inicial.
CONTINUACIÓN:
7.- El sistema que se muestra es de retorno directo, que en estos casos tendrá circuitos más cortos que otros, el flujo de agua tenderá a hacer corto circuito a través de ABIJ y en otros circuitos pequeños dejando sin flujo a las otras unidades, aumentando la caída de presión en los ramales se puede mejorar este desequilibrio. Se debe de hacer una verificación para comprobar que las velocidades no sean excesivas, el diámetro que se selecciono para las tuberías es de 1” y no de 1 ¼”, para lograr lo anterior y aveces es necesario colocar válvulas de balanceo para corregir caídas excesivas, o realizar un circuito de retorno inverso. 8.- La caída de presión en el circuito más largo se calcula mediante los procedimientos que se usaron en el ejemplo anterior.
BOMBAS CENTRÍFUGAS Y TANQUES DE EXPANSIÓN Y VENTILACIÓN Es una máquina que realiza la labor de hacer circular líquidos por la tubería hidrónica, especialmente las bombas centrífugas circulan el agua en los Chiller. Tipos de bombas: Existen por desplazamiento positivo y por fuerza centrífuga. En el primer grupo están comprendidas las bombas recíprocas de engranes, de paletas De tornillo y rotatorias, y las centrífugas que son las que más se usan en El acondicionamiento de aire. Principios de funcionamiento: La bomba centrífuga eleva la presión del agua al aumentar primero su Velocidad, para a continuación convertir esa energía de velocidad en energía de presión, el impulsor es el que TRANSMITE LA ENERGÍA AL AGUA . Esta fluye desde el tubo de succión de la bomba y entra a la abertura del centro del impulsor, llamada ojo cuando el motor gira el agua se impulsa en dirección centrífuga debido a los álabes del impulsor la velocidad aumenta bastante en este momento la carcasa de la bomba guía el agua hacia la abertura de descarga, la acción del impulsor aumenta la velocidad del agua pero no su presión, la energía de velocidad se convierte en energía de presión al disminuir su velocidad. esto se logra en la VOLUTA con su aumento de del área de paso del agua.
IMPULSOR
ÁLABES
VOLUTA
CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS Para una bomba de agua lo principal es la presión o carga que puede Desarrollar el flujo que entrega, la potencia necesaria para impulsarla, y su Eficiencia a todos estos conceptos se les llama CARACTERISTICA DE LA BOMBA. CARGA
BHP
EFICIENCIA
FLUJO
GPM × H × g e = HP(potencia..hidraulica) 3,960 Potencia(entregada) HPH E= ×100 = ×100 Potencia(consumida) BHP BHP ⇒ Potencia..necesaria..para..impulsar..la..bomba HPH =
BHP = Potencia necesaria para impulsar la bomba HPH = Potencia hidráulica de la bomba GPM = Galones por minuto H = carga total de la bomba ge = gravedad específica del líquido (para el agua 1) Ejercicio: Una bomba de agua helada para el sistema de acondicionamiento de aire en el casino “Mirage”, entrega 200GPM a una carga total de 36 pies de agua. El fabricante dice que la eficiencia es del 60% en estas condiciones. ¿Cuál es el motor de tamaño mínimo que se debe de emplear Para impulsar la bomba?
GPM × H × g e 200 × 36 ×1 HPH = = = 1.82 HP 3,960 3,960 Potencia(entregada) HPH E= × 100 = ×100 = 60% Potencia(consumida) BHP 1.82HP 60% = × 100 = 3HP Potencia(consumida) Potencia Minima = 3 HP (debe de ser algo mayor)
CARÁCTERISTICA DE LA BOMBA PARA 1,750 RPM, SERÁ OTRA PARA 3,500 RPM, 60 HZ
Ejercicio:
Una bomba cuya capacidad aparece en la figura, trabaja a 1,750 RPM y entrega 120 GPM ¿Cuál es la carga que desarrolla, y los BHP que solicita Encontrar también su eficiencia.
64%
35.5 pies de agua 1.6 HP
120 GPM
CURVAS CARACTERISTICAS DE BOMBAS DE DIFERENTES TAMAﾃ前S
ﾂｼ HP
1/12 HP
TAMAﾃ前 DE IMPULSOR EFICIENCIA CONSTANTE
HP CONSTANTE
Ejercicio: Una bomba de 6” como de la figura anterior trabaja a 1,750 RPM los manómetros en la succión y en la descarga indican 30 psi y 45 psi Respectivamente ¿Cuánta agua esta haciendo circular la bomba ? ¿Cuántos BHP esta consumiendo y cual es su eficiencia? CONVERSION DE PSI A PIES DE AGUA
2.3pies(agua) C = (45 - 30)psi × = 34.5pies(agua) 1psi FACTOR DE CONVERCIÓN psi a pies de agua Usando la figura anterior se obtienen los siguientes resultados: Carga = 34.5 pies de agua Flujo = 78 GPM BHP = 1.0 HP E = 67%
LA CARGA DE LA BOMBA ES LA DIFERENCIA ENTRE LAS PRESIONES DE SUCCIÓN Y DESCARGA
67%
6”
1 HP
SELECCIÓN DE BOMBAS La bomba debe de seleccionarse para el caudal de agua del sistema y una Carga igual a la pérdida de presión en el mismo. Ejercicio: Para el grupo de bombas de la figura ¿Cuál sería la mejor opción basándose en el tamaño, para un sistema que necesita un flujo de 15 GPM y una pérdida de presión de 10 pies de agua?
PUNTO A
1/6 HP
LA BOMBA ESCOGIDA SERÁ LA QUE CUMPLA CON LOS VALORES NO DEBE SER MENOR NI MAYOR
PASOS PARA LA SELECCIÓN CORRECTA DE LA BOMBA 1.- Se debe de seleccionar la bomba cerca del punto de máxima eficiencia 2.- Para sistemas hidrónicos es mejor seleccionar una bomba de 1750 rpm que una de 3,500 rpm, por razones de ruido indeseable. 3.- Seleccionar las bombas de preferencia entre una capacidad del 50% al 75% de su flujo máximo. 4.- Para los sistemas hidrónicos es mejor seleccionar bombas de curva plana si hay gran variación de flujo se tendrá una pequeña de carga en la bomba esto hace más fácil el balanceo y control de flujos, una curva de carga pendiente se debería usar en una torre de enfriamiento donde se espera que la resistencia aumente gradualmente con el tiempo, pero deseando un flujo razonablemente constante.
CARACTERISTICASC DEL SISTEMA La pérdida de presión en un sistema de tubería cambia con el flujo de agua a través del sistema A la relación pérdida de presión flujo se le llama característica del sistema que se puede determinar con la siguiente ecuación:
H f2 GPM 2 = H f1 GPM1
2
Hf2 , Hf1 = pérdida de presión en la tubería debida a la fricción en las condiciones 1,2 GPM1, GPM2 = Flujos en las condiciones 1 y 2 Ejercicio: Un sistema de tubería tiene una pérdida de presión por fricción de 30 pies de agua cuando el flujo es de 60 GPM. Si el flujo fuera de 80 GPM ¿Cuál sería la pérdida de presión debida a la fricción?
2
2
H f2 GPM 2 80 = ⇒ H f2 = H f1 = 53pies(agua) H f1 GPM1 60
Se puede hacer una gráfica característica de un sistema, calculando la pérdidas de Presión por en algunas condiciones diferentes se puede notar que la resistencia por Fricción crece rápidamente con el aumento de caudal
Esta curva característica solo esta tomando en cuenta la caída de presión debida a la fricción, y no a la carga estática, si es que la hay. Por lo tanto sólo se recomienda para un circuito cerrado, entonces si el sistema es abierto debemos de hallar la carga estática y la de fricción o sea la carga total del sistema para hallar la carga neta a la que se eleva el agua.
CARACTERISTICA DEL SISTEMA Y CARACTERISTICAS DE LA BOMBA EL PUNTO DE INTERSECCIÓN DE LAS CURVAS CARGA – FLUJO CARACTERISTICAS DEL SISTEMA Y CARACTERISTICAS DE LA BOMBA, SIEMPRE ES LA CONDICION REAL DE OPERACIÓN PARA LA CONBINACION SISTEMA - BOMBA
Ejercicio: Considerar el caso donde la pérdida de presión real del sistema es menor que la de diseño, en el punto 1 aparece la perdida de presión de diseño del sistema y su flujo. Se selecciona una bomba para desarrollar esta carga, por lo tanto el punto 1 representa el punto de operación esperado. se podría graficar también la curva A, la curva esperada característica del sistema. Supongamos sin embargo que la pérdida real de presión del sistema al flujo (GPM) de diseño sólo es la que se indica en el punto 2, esto puede ser porque el que diseño el sistema le puso un excesivo factor de Seguridad al calcular la pérdida de presión por fricción de la tubería. Es claro que el punto 2 no puede ser el punto de operación del sistema, por que no es Un punto de intersección de la bomba, ¿Entonces cuales son las condiciones De operación de la bomba? Para encontrarlas hacemos una nueva curva característica del sistema, la curva real B que pasa por el punto 2 mediante La resolución de la ecuación de pérdidas de fricción y de caudal al cuadrado Las condiciones reales de operación deben estar donde esta nueva curva De el sistema se intercepta con la curva característica de la bomba, en el punto 3, si observamos lo sucedido vemos que la bomba está suministrando En realidad más flujo del deseado, además sabemos que el punto real de Operación esta mas hacia fuera de la curva de la bomba que lo esperado, y Por lo tanto la bomba necesitará más potencia de lo esperado constituyendo un desperdicio de energía y si el motor no tiene capacidad adicional de Potencia se hubiera quemado !en lugar de tener un factor de seguridad, las Condiciones pueden ser más inseguras!
La solución sería aumentar la pérdida por fricción cerrando una válvula de balanceo para que el sistema vuelva a tener la carga de diseño (punto 1) y así estar en el punto de operación inicial pero lo correcto hubiese sido no darle tanto factor de seguridad a la pérdida de carga y emplear una bomba más pequeña. SE ACONSEJA SELECCIONAR UN MOTOR PARA CONDICIONES SIN SOBRECARGA CON CAPACIDAD MAYOR QUE LOS BHP A FLUJO MÁXIMO
ENTREGA MÁS FLUJO, PERO REQUIERE MÁS POTENCIA
LEYES DE SIMILITUD DE LA BOMBA
GPM 2 N 2 GPM = N 1 1 2
C2 N 2 = C1 N1
3
BHP2 N 2 = BHP1 N1
Donde: C = carga de la bomba en pies de agua N = velocidad de la bomba en RPM BHP = potencia al freno en HP
Ejercicio: Una bomba esta diseñada para 60 Hz. (1750 RPM), por exigencias del trabajo se Debe llevar a una fabrica que funciona con 50 Hz. (1450 RPM) la capacidad de La bomba es de 380 GPM con una pérdida de carga de 40 pies de agua y con 6 BHP ¿Cuál será la nueva capacidad de la bomba si está permitido cambiarle el ciclaje?
GPM 2 N 2 1450 GPM = N ⇒ GPM 2 = 380 × 1750 = 315GPM 1 1 2
2
C2 N 2 1450 ⇒ C 2 = 40 × = = 27.5pies(agua) C1 N1 1750 2
3
BHP2 N 2 1450 ⇒ BHP2 = 6 × = = 3.4HP BHP1 N1 1750
CARGA DE SUCCIÓN POSITIVA NETA Bajo condiciones indeseables se puede presentar el fenómeno que se llama CAVITACIÓN en la succión de la bomba, que origina daños al impulsor y al Sistema en consecuencia que la presión del agua a la entrada de la bomba sea Demasiado baja si la presión de vapor desciende por debajo de su temperatura de Saturación originando que el agua se evapore violentamente las burbujas de Vapor que se originan en la entrada de la bomba deterioran el impulsor de la bomba Originando una operación errática, ruido, y daños en la bomba, para evitar esta situación se debe de tener una presión mínima en la succión llamada NPSH (Net Positive Suction Head) esta la da el fabricante de la bomba, pero el Diseñador debe de calcularla La NPSH debe de ser mayor que la requerida por La bomba, si es demasiado baja se debe de cambiar la disposición de la tubería De succión. Es de cuidado en sistemas ABIERTOS Y DE AGUA CALIENTE puede Presentarse en las torres de enfriamiento si la succión es demasiado larga. En los Sistemas hidrónicos generalmente no se presenta ya que la carga estática del sistema Cerrado actúa sobre la succión. Se puede calcular con la siguiente ecuación:
Hn = Ha ± Hz − Hf − H v
Donde: (unidades en pies de agua) Hn = NPSH disponible Ha = Presión absoluta en la superficie del líquido de donde se toma la succión, si es sistema abierto será la presión atmosférica Hz = Elevación de la succión del líquido sobre (+) o bajo (-) de la línea central del impulsor Hf = Pérdidas por fricción y de carga de velocidad en la línea de succión Hv = presión de vapor absoluta del agua correspondiente a la temperatura en la succión Ejercicio: Una bomba toma agua a 180ºF de un tanque abierto que queda a 8 pies bajo la línea del centro de la bomba. Las pérdidas por fricción y de la carga de velocidad en la tubería son de 2.5 pies de agua. La presión atmosférica es de 14.7 psi. Calcular la NPSH Disponible. Solución: De la tabla de presión del vapor agua se obtiene que a 180ºF es de 7.5 psi y convirtiendo a pies de agua. 2.31pies(agua) H v = 7.5psi × = 17.3 pies de agua 1psi
H a = 14.7psi ×
2.31pies(agua) = 34pies(agua) 1psi
Sustituyendo en la ecuación del NPSH:
Hn = Ha ± Hz − Hf − H v H n = 34 − 8 − 2.5 − 17.3 = 6.2pies(agua) La bomba requerida debe de tener un NPSH menor que 6.2 pies de agua
EL TANQUE DE EXPANSIÓN El agua se expande cuando aumenta su temperatura, a menos que se le restrinja, en un sistema hidrónico se debe de considerar esto, si el sistema se llana de agua Por completo y no hay espacio para que se expanda el agua, se podría romper la Tubería o el equipo, se puede colocar un TANQUE ABIERTO DE EXPANSIÓN en el Punto más alto del sistema para no tener este problema de la expansión del agua. El sistema se convierte en un sistema abierto expuesto a la corrosión por la Exposición continua al aire una solución mucho mejor es usar un TANQUE CERRADO De expansión que contenga un gas, ya sea aire o Nitrógeno, la expansión del agua origina una compresión del gas, tomando el nombre de TANQUE DE COMPRESIÓN.
CONTINUACIÓN DE TANQUE DE EXPANSIÓN
CONTROL DE PRESIÓN DEL SISTEMA La presión en un sistema hidrónico debe de estar controlada entre un mínimo y un máximo, las presiones máximas se basan en general en el límite superior del la presión del equipo, por ejemplo un sistema hidrónico de calefacción de baja temperatura la válvula de seguridad de la caldera se ajusta a 30 psi lo cual sería la presión máxima permitida en el sistema. 1.- La presión en cualquier lugar no debe de ser menor a la presión de saturación del agua. Si esto sucede, el agua hierve y el vapor origina problemas de operación especialmente en la succión de la bomba. 2.- La presión en cualquier punto no debe de ser inferior a la presión atmosférica esto origina el ingreso de aire al sistema. Es importante que para que no haya problemas de funcionamiento con el control de las presiones máximas y mínimas mediante la ubicación y el dimensionamiento correcto del tanque de compresión. Un tanque de compresión funciona a manera de un colchón de aire, el agua en el tanque estará a la misma presión del gas en el tanque, el valor de esta presión estará de acuerdo a la presión inyectada por el gas en el tanque una vez que el sistema se llena con agua, y el agua se calienta a su temperatura de operación el volumen total que está en el sistema se mantiene constante como también el volumen de gas en el tanque y su presión no cambia esto vale para cualquier lugar que se ubique el tanque y si la bomba esta apagada o prendida EL PUNTO EN EL CUAL SE CONECTA EL TANQUE DE COMPRESIÓN AL SISTEMA ES EL PUNTO DONDE LA PRESIÓN NO CAMBIA
TANQUE DE COMPRESIÓN UBICADO EN LA DESCARGA DE LA BOMBA
10 psig = 25 psia
BOMBA APAGADA
-10 psig = 5 psia
Hb = 20 psi
25 psia -20 psi = 5 psia = -15 psig BOMBA PRENDIDA
Toda la tubería está al mismo nivel supóngase que la presión inicial de sistema es 10 psi (25 psia) cuando la bomba no trabaja, supóngase que la carga de la bomba es de 20 psi. La presión en el tanque debe ser donde la presión no cambia de modo que cuando trabaja la bomba la presión en este punto es todavía (25 psia). La presión en la succión de la bomba todavía debe ser por lo menos 20 psia menor que este valor o sea 5 psia, porque la bomba añade 20 psi más pero 5 psia es -10 psig, lo cual es muy por debajo de la presión atmosférica sin duda el aire entrara al sistema por la succión de la bomba, también se presentará cavitación en la bomba si el sistema es de calefacción, porque el punto de ebullición del agua a 5 psia es de sólo 160ºF.
TANQUE DE COMPRESIÓN UBICADO EN LA SUCCIÓN DE LA BOMBA
25 psia + 20 psi = 45 psia La presión inicial está a 25 psia en el sistema cuando trabaja el sistema la presión permanece a 25 psia. Como la bomba agrega 20 psi la presión en la descarga debe ser 45 psia(30 psig) la presión en el sistema está por arriba de la presión atmosférica, esto demuestra que el tanque de compresión debe de colocarse En la succión de la bomba más no en la descarga. Para mantener tan baja como sea posible la presión ejercida sobre la caldera, la bomba Debe de estar retirada de la caldera para cuando esta se descarga no está sujeta a la Presión de la bomba, en un edificio alto la carga estática en la caldera, si está en el sótano podría quedar por encima de la presión máxima permisible, en este caso la Ubicación de la caldera se tendría que cambiar a un lugar intermedio del edificio, o usar una caldera de vapor con un intercambiador de calor.
TAMAÑO DEL TANQUE DE COMPRESIÓN El tamaño depende de los siguientes factores, de modo que pueda satisfacer La dilatación volumétrica del agua y mantener los límites de presión máxima y mínima del sistema. 1.- Presión estática. Esta es la presión debida a la altura del agua sobre un punto dado en general el punto crítico es la caldera, que con frecuencia está en la parte inferior de la instalación. 2.- Presión inicial de llenado. Si se llenara inicialmente el sistema sin presión, la p presión en el punto más alto del sistema estará ala presión atmosférica, para dar un margen de seguridad y evitar que sea menor que la presión atmosférica es preferible llenar el sistema con algo de presión para sistemas hidrónicos es suficiente llenar el agua con una presión de 4 psi a 5 psi en la parte superior de los mismos. 3.- Aumento de presión – temperatura. Despues que se llenó el sistema con agua fría y se presurizó cuando se eleva la temperatura del agua la presión en el tanque de compresión se eleva debido a la expansión del agua que comprime el gas en el tanque. 4.- Presión de la bomba. Cuando se hace funcionar la bomba, las presiones cambian en el sistema en un valor que corresponde a la carga desarrollada por la bomba , si el tanque está en la succión de la bomba la carga de esta se suma en todos los puntos, si el tanque está en la descarga la carga desarrollada por esta se resta de la presión en todos los puntos.
FÓRMULA PARA EL TAMAÑO DEL TANQUE DE COMPRESIÓN
(0.00041t - 0.0466)Vs Vf = Ha Ha − Ht H0 Vt = volumen necesario del tanque de compresión en galones Vs = volumen del sistema en galones T = temperatura promedio del agua para diseño ºF Ha = presión atmosférica en pies de agua absolutos Ht = presión mínima del tanque, que es igual a la preside llenado más la presión estática en el tanque en pies de agua absolutos. Ho = presión máxima en el tanque en pies de agua absolutos.
EJEMPLO: Calcular el tamaño de un tanque de expansión cerrado para el sistema hidrónico de calefacción que se muestra el volumen del sistema es de 600 galones el punto Alto está a 25 pies sobre la caldera. La carga de la bomba es de 20 pies de agua. La válvula de seguridad de la caldera se ajusta a 30 psig. La temperatura promedio De diseño es 200ºF . La presión de llenado es 5 psig. El tanque se ubica a la altura De la caldera. T = 200ºF Vs = 600 galones Ha = 14.7 psi x 2.3 pies de agua/ipie = 34 pies de agua Ht = 5 x 2.3 + 25 = 38 pies de agua + 34 = 72 pies de agua de presión absoluta Ho = 30 psig = 45 psia x 2.3 = 104 pies de agua de presión absoluta
Vf =
Vf =
(0.00041t - 0.0466)Vs Ha Ha − H t H0 (0.00041× 200 - 0.0466)600 = 146 galones 34 34 − 72 104
SE USARA UN TANQUE DE 150 GALONES
CONTROL DE AIRE Y VENTEO
Cuando se llena por primera vez el sistema, entra inevitablemente aire. El aire disuelto esta en el agua de llenado, y el aire comprimido está en el tanque, posteriormente entrara más aire cuando entre el agua de reposición y en los programas de mantenimiento y reparaciones. Su presencia estorbará el flujo de agua por las unidades terminales y la mezcla aire – agua creará corrosión. cuando se calienta por primera vez el agua el aire subirá en forma de burbujas hacia el tanque, este aire se debe de ventilar del sistema se deben de colocar venteos de aire que son válvulas pequeñas, en todos los puntos altos del sistema idealmente la instalación sólo debe de tener un punto alto, pero realmente en una instalación hay varios puntos altos. Ayuda realizar un pequeño declive en las tuberías horizontales hacia arriba, hacia los puntos altos, se aconseja instalar un venteo en cada en cada unidad terminal, después de haber llenado el sistema el contratista abre cada venteo y lo purga hasta que no quede nada de aire.
SITEMA DE TUBERIA HIDRONICA Y UNIDADES TERMINALES LA TUBERÍA QUE SE EMPLEA PARA HACER CIRCULAR AGUA CALIENTE O FRÍA PARA ACONDICIONAMIENTO DE AIRE SE LE LLAMA SISTEMA DE TUBERÍA HIDRÓNICA. LAS UNIDADES TERMINALES SON LOS CAMBIADORES DE CALOR QUE TRANSMITEN EL MISMO ENTRE EL AGUA Y LOS RECINTOS POR CALENTAR O ENFRIAR .
TRAYECTORIA DE TUBERIA LAS CONEXIONES ENTRE LA TUBERÍA Y LAS UNIDADES TERMINALES PUEDEN HACERSE POR UNA DE LAS SIGUIENTES FORMAS BÁSICAS : 1.- CIRCUITO EN SERIE. 2.- CABEZAL DE UN TUBO. 3.- DOS TUBOS CON RETORNO DIRECTO. 4.- DOS TUBOS CON RETORNO INVERSO.
CIRCUITO EN SERIE Se llama así porque todas las unidades terminales están en serie, formando Un sólo circuito, presenta las siguientes desventajas: 1.- El mantenimiento o la reparación de una sola unidad requiere que se pare todo es sistema hidrónico. 2.- No es posible controlar por separado las unidades terminales, pero si se podría colocar impedimento el flujo de aire en la unidad terminal si no se desea aire acondicionado. 3.- El número de unidades es limitado ya que las primeras serán más calientes o más frías que las posteriores originando diferentes capacidades de intercambio de calor para cada unidad terminal, la solución sería colocar más pequeñas primero y las últimas de mayor tamaño. Se mejoraría esta disposición realizando dos circuitos serie con una sola alimentación de modo que se podría controlar hasta el 50% de la instalación.
CIRCUITOS HIDRÓNICOS EN SERIE SIMPLE AGUA CALIENTE
AGUA TIBIA
CIRCUITOS HIDRÓNICOS EN SERIE CON DOS RAMALES
CIRCUITO HIDRÓNICO DE CABEZAL DE UN TUBO Este circuito es semejante a el circuito serie con la diferencia de que el agua pase por la tubería central de suministrote y cada unidad terminal recibe de manera independiente la cantidad de agua fría o caliente que necesita, la desventaja es también que las últimas unidades terminales no reciben el agua a la misma temperatura que las primeras, perdiendo capacidad de intercambio de calor.
DESVIADOR
CABEZAL DE DOS TUBOS CON RETORNO DIRECTO Esta disposición de dos tubos uno de suministro y otro de retorno permite que el agua llague a la unidad terminal a la misma temperatura para todas, el flujo que circula por todas las unidades terminales es la suma de lo que necesita cada unidad terminal. Como la temperatura del agua de suministro en cada unidad terminal es la misma se puede emplear en sistemas de gran tamaño, todos los sistemas grandes usan el sistema de dos tubos. La desventaja principal es que el retorno del agua de cada unidad terminal usa el camino corto de modo que por la primera unidad terminal está pasando más agua que el resto, esto desequilibra el aspecto de suministro del agua al resto de unidades y por lo tanto su capacidad de transferir el calor.
CIRCUITO MUY CORTO ABSORVE MÁS AGUA
CIRCUITO HIDRÓNICO DE CABEZAL DE DOS TUBOS CON RETORNO INVERSO El problema del retorno directo es que las caídas de presión de cada circuito resulta Desigual, con el retorno inverso esto se arregla ya que cada circuito tendrá una caída de presión aproximada el costo de tubería y mano de obra es mayor en este Tipo de disposición acerca del balanceo del sistema resulta mejor usar el retorno Inverso en vez del directo, en algunos casos se puede balancear fácilmente la tubería De retorno directo si las unidades terminales están alejadas de la bomba y representan Poca diferencia en la caída de presión, también cuando la caída de presión en cada Unidad es muy alta. Otro caso es que se puede igualar las caídas en retorno directo Colocando en algunos lugares tubería más delgada en los retornos. UNIDADES TERMINALES DEL SISTEMA HIDRÓNICO CALEFACCIÓN: 1.2.3.4.5.6.-
Radiadores Convectores Unidades de zoclo (zoclo radiante) Tubo aleteado Paneles radiante (calefacción y enfriamiento) Calentadores unitarios
ENFRIAMIENTO: 1.- Unidades de ventilador y serpentín (fan coil) 2.- Unidades de inducción
CIRCUITO CON RETORNO INVERSO
CIRCUITO ROJO UNIDAD MAS CERCANA IGUAL CAIDA
CIRCUITO AZUL UNIDAD MAS LEJANA IGUAL CAﾃ好A
TEMPERATURA DE LOS FLUJOS DE AGUA EN LOS SISTEMAS Se clasifican en: (LTW) low temperature hot water, temperaturas menores a los 250ºF (MTW) medium temperature hot water, entre 250ºF y 350ºF (HTW) high temperature hot watwr., entre 350ºF a 450ºF La práctica es diseñar para residencias privadas una temperatura de entre 180ºF a 240ºF, generalmente el suministro de agua a 180ºF con una pérdida de 20ºF en las unidades terminales para vivienda y para el comercio el suministro de agua es a 240ºF con una pérdida de hasta 40ºF. en los sistemas hidrónicos de enfriamiento que emplea agua helada no tienen categoría de temperatura, la temperatura de estos sistemas depende de la humedad relativa de diseño. Generalmente se tiene que el agua de Suministro va a 44ºF y la de retorno a 54ºF con una diferencia de 10ºF La relación entre el flujo de agua, la temperatura diferencial se encuentra mediante la siguiente ecuación.
Q = m × c × ∆T Q = ganancia o pérdida de calor en BTU/hr m = flujo de masa de agua en Lb/hr DT = cambio de temperatura del agua entre suministro y retorno Como el calor específico del agua es 1 BTU/lb ºF, la fórmula queda así:
Q = m × ∆T Como 500 libras de agua por hora es aproximadamente 1 GPM, entonces se puede Usar la siguiente fórmula hasta una temperatura de 250ºF sin perder valor.
Q = 500 × GPM × ΔT
Ejercicio: Un sistema hidrónico de calefacción se instalaráen una ggábrica la Carga de calefacción del edificio es de 8 millones de BTUH. Se escoje una temperatura de suministro de agua de 240ºF y de retorno de 200ºF ¿Cuál es el flujo De agua necesario para este sistema?
Q = 500 × GPM × ΔT ⇒ GPM =
Q 500 × ΔT
8000000 GPM = = 400GPM 500 × 40 Ejercicio: Una enfriadora de agua con capacidad de 30 toneladas de refrigeración Suministra 80 GPM de agua que entran a 54 ºF ¿Cuál es la temperatura del agua que Sale del enfriador? Como 1 T.R. = 12,000 BTUH, entonces serán 360,000 BTUH la capacidad del enfriador.
Q = 500 × GPM × ΔT ⇒ ΔT = T2 - T1 =
Q 500 × GPM
8000000 = 9º F ⇒ T2 = 45º F 500 × 80
PARÁMETROS RECOMENDADOS PARA CHILLER Temperatura de suministro de agua helada……. 44°F Temperatura de retorno del agua helada ………..54°F C.T. = 10°F (cambio de temperatura) si la fórmula se cumple:
Q = 500 × GPM × ΔT ⇒ 10°F,8°F entonces(1Tonelada de refrigeración) GPM ∆T = 10°F ⇒ 2.4 T.R. GPM ∆T = 8°F ⇒ 3.0 T.R. PROMEDIOS ACTUALES DE CONSUMO DE POTENCIA EN CHILLER Chiller enfriado por agua………………………..………0.6 Kw/TR Chiller enfriado por aire………………………………....0.83 Kw/TR UMAS (unidades manejadoras de aire)……………..0.219 Kw/TR Bombas de agua…………………………………………….0.063 Kw/TR Caudal del aire que pasa por el evaporador……..400 CFM/TR Caudal de aire que pasa por el condensador….…800 CFM/TR
COMPARACIÓN DEL CONSUMO ENTRE UN CHILLER DE 50 TR Y 10 EQUIPOS DE EXPANSIÓN DIRECTA DE 5 TR CADA UNO (IGUAL POTENCIA) CHILLER: Enfriado por aire 0.83 Kw/TR = 50 x 0.83 = 41.15 Kw UMA 0.219 Kw/TR = 50 x 0.219 = 10.95 Kw Bombas 0.063 Kw/TR = 50 x 0.063 = 3.15 Kw TOTAL DE CONSUMO DE POTENCIA = 55.6 Kw (0.4 Kw – hora) = S/10,675.2 UNIDADES DE EXPANSIÓN DIRECTA: P =1.7321 X 220 X 22 X 0.84 X 0.84 / 1000 = 5.91 Kw por 10 unidades 5.91 x 10 u = 59.1 Kw
CONSUMO CHILLER (55.6 Kw) MENOR QUE EL CONSUMO DE EXPANSIÓN DIRECTA (59.1 Kw)
EQUIPO DE REFRIGERACIÓN DE UN CHILLER
ESQUEMAS DE CHILLER
ESQUEMAS DE CHILLER
UNIDADES TERMINALES DE ENFRIAMIENTO LLAMADAS “FAN COIL”
CHILLER ENFRIADO POR AIRE
UMA UNIDAD MANEJADORA DE AIRE
PREGUNTAS Y GRACIAS
RETER PERÚ