chillers investigación documental - mario ernesto reyes cruz

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Actividad 9 Investigación Documental para exponer
Reyes Cruz Mario Ernesto
Refrigeración y Aire Acondicionado
Chillers
Fig. 1 Chiller enfriamiento por agua (tomado de www.motores.com.pe).
Índice
Índice……...…………………………………………………………………………………...2
Introducción..………………………………………………………………………………….3
Objetivo………………………………………………………………………………………..4
Chiller…………………………………………………………………………………………..7
Tipos de chiller………………………….…………………………………………………….9
Parámetros termodinámicos……………………………………………………………….14
Refrigerantes…………………………………………….…………………….…………….19
Compresores………………………………………………………………………………...24
Conclusión…………………………………………………………………………………...29
Bibliografía…..……………………………………………………………………………….30
Introducción
En esta presentación se describirá a los chillers (enfriador de agua) como sistema de refrigeración utilizado en distintos ámbitos, ya sea de forma industrial o para el confort, refrigerando grandes espacios. Se detallará en los tipos que existen destacando los tipos de compresores que usan estas unidades y sus características. Además se mencionarán, los tipos de refrigerantes que existen donde encontramos distintas características en estos dispositivos. 
OBJETIVO
Comprender las ventajas térmicas, económicas y de seguridad de cada tipo de sistema de refrigeración. 
¿Qué es un Chiller?
Los chillers, son equipos de climatización muy usados en grandes instalaciones debido a la posibilidad que tienen de enfriar o calentar, según lo requiera el inmueble. Además, los expertos en estos equipos señalan que su uso es una excelente opción para aplicaciones de aire acondicionado u otros procesos de enfriamiento. 
Fig. 2 Chiller de enfriamiento (tomado de motores.com.pe)
según
Tipos de Chillers
El Compresor
Enfriamiento del Condensador
El tipo de Aplicación
La eficiencia
El refrigerante usado.
El enfriamiento del condensador
Chiller con condensador enfriado por aire
Son aquellos que usan el aire como fluido para acelerar el intercambio de calor del condensador con el medio ambiente para ello se usan potentes ventiladores mayormente del tipo axial, de esta manera se logra la condensación del refrigerante en el ciclo.
Fig. 3 Chiller con condensador enfriado por aire (tomado de www.conforempresarial.com)
Son aquellos que usan el agua como fluido para acelerar el intercambio de calor del condensador con el medio ambiente, para ello se usa un sistema de bombeo que lleva el agua al condensador y después a una torre de enfriamiento para retornar el agua a sus condiciones originales, de esta manera se logra la condensación del refrigerante en el ciclo.
Fig. 4 Chiller enfriado por agua (tomado de www.conforempresarial.com)
Chiller con condensador enfriado por agua
Fig. 5 Intercambio (tomado de www.conforempresarial.com)
Tipos de chiller según la aplicación
Chiller para enfriamiento de procesos o maquinas. 
Estos chillers son utilizados para generar  el agua helada requerida por la aplicación puede inclusive lograrse valores muy bajos con la ayuda del glicol como anticongelante. 
Fig. 6 Enfriador de agua para proceso de pasterización (tomado de www.frio21.com.ar)
Chiller para aire acondicionado
El Chiller enfría agua para enviar aire a través de tuberías de acero o PVC a una UMA (Unidad Manejadora de Aire) a oficinas, centros de servicios públicos, hospitales u otros espacios privados y públicos.
Un chiller para aire acondicionado utiliza una cantidad más baja de refrigerante. Es el agua fría (refrigerante secundario) generada en el evaporador quien se traslada a la aplicación que se quiere climatizar. El agua fría circula a través de toda la instalación.
Fig. 7 Esquema básico de una distribución de agua helada de un chiller usado para aire acondicionado (tomado de www.confortempresarial.com)
La UMA está conectada para recibir agua helada desde el chiller, también entra aire del exterior, este aire pasa a través de filtros planos y angulares, impulsado con un motor-ventilador, que lo envía a través de baterías de frío y calor que son intercambiadores de calor y que consisten en serpentines con aletas por los cuales circula agua, este serpentín de cobre cargado con agua helada, (con válvula de control del fluido) hace que enfríe el aire que pasa a través de éste. 
UMA (Unidad Manejadora de Aire)
Fig. 8 UMA (tomado de http://www.climastoluca.com/product/manejadoras/)
Tipos según su eficiencia 
El fabricante suministra el EER COP o un parámetro de eficiencia en las unidades Kw/ton.
Estos dos parámetros en la actualidad no son tan útiles porque evalúan la capacidad a carga total y no siempre la máquina enfriadora trabaja al 100%.
Fig. 9 Eficiencia en COP o kW/ton (tomado de conforempresarial.com) 
Parámetros termodinámicos de operación con gas R-410A 
El compresor succiona el gas del evaporador o intercambiador de calor (Aquí es donde se logra el efecto de enfriamiento al tomar el calor proveniente del líquido enfriado) manteniendo las presiones en el intercambiador de 0 a 120 psi libras dependiendo de la temperatura deseada del agua o líquido a enfriar.
Comprime el gas refrigerante a presiones de 150 a 550 psi o libras dependiendo de la temperatura ambiente o del agua de enfriamiento de una torre de enfriamiento que enfrían al condensador descargando el gas en el condensador que es enfriado a su vez por aire forzado por un ventilador o por agua de una torre de enfriamiento.	
Aquí es donde el calor del proceso es rechazado a la atmósfera o agua de la torre al mantener la presión de descarga del compresor y retirarle el calor el gas refrigerante se condensa a esto le llamamos fase refrigerante en forma de líquido.
Este gas condensado en forma de líquido pasa por la válvula de expansión que no es más que un orificio restrictor conectado a la entrada del evaporador o intercambiador de calor y que crea una caída de presión abrupta de 450 psi  libras antes de la válvula a 100 psi (r410a) después de la válvula de expansión al pasar a través de la válvula de expansión u orificio el refrigerante que lleva una alta presión de 450 psi (refrigerante r410a) cae a 75 o 100 psi o libras.
 
Este cambio brusco de presión genera la evaporación del refrigerante al pasar instantáneamente de 450 psi a 75 psi lo que crea un efecto de enfriamiento o refrigeración en el intercambiador enfriando sus paredes o tubos y por donde en el lado contrario del intercambiador fluye agua. El agua al entrar en contacto con la superficie del intercambiador es enfriada obteniéndose el agua helada a la temperatura deseada y el ciclo de refrigeración continúa indefinidamente mediante el intercambio térmico.
Tipos de refrigerante
Absorción 
Refrigerantes HFC
Naturales
R-134A
R-410A
R-407C
R-404A
R-507
R-290
En desuso R-22
Bromuro de litio
Amoniaco
CO2 R744
Propano R290
Chillers por absorción con Bromuro de Litio 
Las enfriadoras de líquido por absorción utilizan calor para conducir el ciclo de refrigeración. Producen agua helada consumiendo un bajo nivel de electricidad para hacer funcionar la bomba del equipo. Estos chillers generalmente usan vapor o agua caliente para conducir el ciclo de refrigeración de bromuro de litio, pero también pueden utilizar otras fuentes de calor.
Fig. 10 Ciclo de absorción en un Chiller de primera etapa
(tomado de www.Trane.com).
Fig. 11 Ciclo de absorción en un Chiller de primera etapa
(tomado de www.Trane.com)
Tipo de Chiller con amoniaco R-717
La Mayoría de estos equipos están diseñados bajo altos niveles de eficiencia y respeto al medio ambiente.
Presentan alta eficiencia energética gracias a la combinación de compresores y variador de velocidad.
Condensación por agua, aire o evaporativo.
El olor característico del amoniaco se siente en concentraciones de 5 a 10 ppm, muy bajas comparadas a los valores realmente peligrosos por encima de 1000 ppm.
Fig. 12 R-717 (Tomado de Linde-gas.cl)
Ofrece mayor capacidad de refrigeración, que la mayoría de refrigerantes sintéticos.
Necesita menos gramos de refrigerante, para enfriar la misma cantidad de agua.El CO2 tiene bajas caídas de presión, en tuberías e intercambiadores de calor favoreciendo el C O P
El CO2 está clasificado como refrigerante A1 según el Estándar 34 de ASHRAE, lo que significa que no es tóxico ni inflamable.
Tipo de Chiller con CO2 R744
Fig. 13 Refrigerante R744 (Tomado de linde-gas-cl) 
Su uso en chiller, para acondicionamiento de ambientes es una aplicación de mayor auge reciente.
Las características de rendimiento del propano son similares al R22.
La carga de refrigeración para propano en un Chiller puede ser 40-60% menor que otros refrigerantes.
Debe instalarse un sistema de detección y control de fugas.
Chiller con Propano R290
Fig. 14 Refrigerante R290 (tomado de www.Gas-servei.com) 
Tipos de compresor 
Chiller con compresor de Pistón:
Usados usualmente para necesidades de menos carga térmica.
El aire es aspirado al interior de un cilindro, por la acción de un pistón accionado por una biela y un cigüeñal. Ese mismo pistón, al realizar el movimiento contrario, comprime el aire en el interior del mencionado cilindro, liberándolo a la red o a la siguiente etapa.
Fig. 15 compresor de Pistón (tomado de https://www.conforempresarial.com/tipos-de-chiller/)
Chiller con compresor scroll
Es usado en aplicaciones de bajá carga térmica y media.  El compresor scroll individualmente tiene menos capacidad que otros compresores pero por su sencillez pueden ser instalados varios en el chiller para alcanzar potencias medianas  
Fig. 16 Chiller tipo Scroll enfriado por agua 
(tomado de https://ecochillers.net/que-es-un-chiller.html) 
El compresor scroll tiene un desplazamiento orbital. La compresión se realiza por reducción de volumen. El conjunto compresor está formado por dos rotores con forma espiral; uno de ellos es fijo en la carcasa y el otro es móvil, accionado por el motor. Están montados con un desfase de 180º, lo que permite que en su movimiento se creen cámaras de aire cada vez más pequeñas.
Fig. 17 Compresor Scroll
(tomado de https://www.conforempresarial.com/tipos-de-chiller/)
Chiller con compresor de Tornillo 
Fig. 18 Compresor Scroll
(Tomado de https://www.conforempresarial.com/tipos-de-chiller/)
* Fig. 19 Chiller tipo tornillo enfriado por aire
(tomado de https://ecochillers.net/que-es-un-chiller.html) 
Chiller con uno o dos compresores de tornillo
Aplicaciones de capacidad media y media-alta.
1. Desplazamiento del aire, a través de las cámaras
Aumentando la presión según se va reduciendo el volumen en las cámaras.
El aire llena los espacios creados entre ambos tornillos.
Se crean con el giro simultáneo y en sentido contrario, de dos tornillos
Chiller con compresor centrifugo
Aplicaciones de mayor capacidad.
Operan para carga plena 
 como para carga parcial
PROCESO
Fig. 21 Compresor Scroll
( tomado de https://www.conforempresarial.com/tipos-de-chiller/)
Fig. 20 Chiller tipo centrifugo enfriado por agua
(tomado de https://ecochillers.net/que-es-un-chiller.html) 
El aire aspirado entra en la zona central del rotor
El rotor lanza el aire sobre un difusor situado a su espalda
la energía cinética imprimida a las moléculas del aire se transforma en presión estática
Es interesante conocer este tipo de unidades ya que es algo que se encuentra en la industria en distintos sectores, siendo que el proceso de refrigeración es importante en las actividades a realizar en cualquier proceso. 
Este trabajo me ha ayudado a comprender mediante distintas fuentes de información, los tipos de chiller que existen en la industria y de acuerdo a su tipo de compresor o medio de enfriamiento cual se adecua a ciertas actividades.
CONCLUSIÓN
C. (2020, 12 agosto). Tipos de Chiller –. CONFOREMPRESARIAL. 					https://www.conforempresarial.com/tipos-de-chiller/
FABRICANTE DE EQUIPOS CHILLERS PARA PROCESOS. (s. f.). ¿Qué es un Chiller?	Ecochillers. Recuperado 3		 de noviembre de 2020, de https://ecochillers.net/que-	es-	un-chiller.html
Frio 21. (2020, 17 junio). LA IMPORTANCIA DEL ENFRIAMIENTO EN EL PROCESO DE PASTEURIZADO.				 https://frio21.com.ar/la-importancia-del-enfriamiento-en-el-proceso-de-pasteurizado/
Grados, R. C. (s. f.). Chillers, aspectos técnicos – Revista Cero Grados. cero grados Celsius.Recuperado 3 de			 noviembre de 2020, de https://0grados.com.mx/chillers-		aspectos-tecnicos/
MANEJADORAS. (2015, 9 abril). Heat Pump Services - Climas Toluca.					http://www.climastoluca.com/product/manejadoras/
M. (2019, 10 abril). Todo lo que necesitas saber sobre los chillers de enfriamiento. Motorex.							 http://www.motorex.com.pe/blog/necesitas-saber-chillers-enfriamiento/
R744 (Dióxido de carbono). (s. f.). Linde Industrial Gases. Recuperado 3 de noviembre de 2020, de 	http://www.linde-gas.cl/es/products_and_supply/refrigerants/old/natural_refrigerants/r744_carbondioxide.html
BIBLIOGRAFÍA