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1. 33 s l propsoso eat Ferpepl y ssopomind JO ongoa om pus s3ut33os df oq But eog son A sas Urin at VABEp eg ey uaogs Pajares aqi i Diles di dn GO EI medo 04 301 getizeri Porst enjua te 06 o7uap170 01 FERA it A awd dj des protsp 109781805 rapran 21212012 L t 90 st HH paspa Lane 3 e Y DOE ISW lt Su ma 3 soassa ons st uarent 9 suo jam r O LU in e NI dd amoo LANDO gt O O lt O Sa q z lt ZN yr ET lt E fe ela OC Kn Jo IH BI S SA RE EZ lt Q ZE H Gei q E 3 HS T lt m0 ey 2 I 17 SE O Www Sis ls z IE Ly amp 0 8 la oO RF ES ta mr e Frei gl W LL y H Je mo amu O 5 me ne l at ra lt Lu o O DZ 9 lt UI gt O Ra LI E A LISAS UN 3010101 NEVIV e W i Lg mu 34 FIGURA 7 DIAGRAMA DE CONEXI N ELECTRICA DE LA UNIDAD GENERADORA DE AGUA HELADA Sub l E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA A le UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Es de suma importancia utilizar el calibre de conductor adecuado para alimentar el equipo Las conexiones deben ser hechas de modo que se evite la tensi n en las terminales Los trabajos el ctricos deben ser realizados por el t cnico en apego a los c digos o regulaciones locales y a las instrucciones proporcionadas por el fabricante El equipo debe ser con2. V 1 Carta para diagn stico de fallas del enfriador FALLA POSIBLES CAUSAS SOLUCION 1 El compresor No Arranca 1 No hay energ a el ctrica 1 Cheque y conecte la energ a 2 Fusibles defectuosos o Breakers 2 Cheque para verificar que no exista abiertos un corto circuito en el sistema o compresor Cambie los fusibles o breskers Cheque el apriete de las conexiones el ctricas 3 Alg n elemento de control se 3 Encuentre el elemento de control encuentra disparado disparado reajustelo y restablezca la energ a 4 Conductores El ctricos Cortados o 4 Verifique el reapriete de todos los no conectados o flojos tornillos de las terminales y compruebe las conexiones de los cables flojos o cortados 5 Compresor defectuoso 5 Contacte a Bohn de Mexico y 2 Los Ventiladores No Operan 1 No hay energ a Electrica 1 Cheque y conecta la energ a 2 Motor Defectuoso 2 Contacte a Bohn de M xico y cambie el motor el ctrico 3 El chiller si opera pero no enfria lo 1 Ajuste incorrecto del valor de 1 Ajuste la temperatura suficiente temperatura 2 Limpie el condensador 2 Condensador sucio 3 Quite los obst culos 3 Succi n y Descarga de aire 4 Contacte a Bohn de M xico y o obstruidos agregue refrigerante Cheque e Insuficiente refrigerante en el sistema sistema por posibles fugas 5 Cheque tama o de la bomba de S Insuficiente flujo de agua en el agua y o contacte a Bohn de M xico sistema
3. trav s del s lido a una velocidad que depende de su conductividad e Convecci n Es una manera de transmisi n del calor en l quidos y gases Cuando calentamos estos cambian de densidad y ascienden alej ndose del foco de calor siendo substituidos por un fluido m s fr o que repite el mismo ciclo Se crea a s un circuito cerrado 55 UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO X e Radiaci n ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA Dva Es un tercer medio de transferencia de calor que no requiere la intervenci n de un medio para transmitirse y el calor puede ser transmitido por radiaci n a trav s del vac o absoluto e Ciclo b sico de la refrigeraci n Como se sabe el ciclo b sico de la refrigeraci n tiene diferentes etapas con sus respectivos elementos que lo hacen un sistema termodin mico Com EN ADO LATO E ALTA EIEH LADO DE MA dA PRA CONPREZOR WALL A DE Figura 11 Ciclo b sico de la refrigeraci n 1 Aspiraci n del compresor tenemos gas sobrecalentado a baja presi n el compresor aspira los vapores que se forman en el evaporador 56 Je ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AL ING UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO AGR AAA A 2 Descarga del compresor tenemos gas a alta presi n y alta temperatura esta presi n es la presi n de condensaci n que a su vez depende de lo bien o mal que se condense 3 Entrada al condensador a la mis
4. 40 CAPITULO IV IV 1 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 49 IV 2 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 50 IV 3 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 51 IV 4 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 52 62
5. 7 Para apagar el equipo poner el selector de FRIO APAGADO CALOR en la posici n central apagado IV 2 MANTENIMIENTO IV 4 Mantenimiento preventivo Una vez que el enfriador haya sido conectado para servicio continuo los siguientes procedimientos de operaci n y de mantenimiento deben estar vinculados La importancia de un programa de mantenimiento preventivo apropiadamente establecido no debe ser sobre estimado Para hacer esto lo m s simple posible debe prepararse una lista de comprobaci n de las operaciones de servicio requeridas y el periodo de tiempo en que deben realizarse 47 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AUN UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO BES ssese sa Una ve a la semana E m um E m A Revisar la condici n de la superficie del serpent n y de ser necesario l mpielo B Revisar la bomba de circulaci n por fugas en el rea sellada Una vez al mes Repetir los incisos a y b seg n los listados de arriba y contin ar con lo siguiente C Limpiar el filtro de agua y d lubricaci n general a todas aquellas partes que lo requieran Cada seis meses Repetir los incisos a b y c seg n los listados de arriba y continuar con lo siguiente D Con el interruptor de l nea abierto revisar la condici n de las conexiones de todos los contactores arrancadores y controles Una vez al a o E Revisar todas las partes expuestas a humedad si encuentra indicios
6. cuanto mayor sea el subenfriamiento mejor rinde la instalaci n ya que el refrigerante dispone de m s entalp a en su evaporaci n para llevarse el calor del evaporador dicho de otra manera para el mismo desplazamiento del compresor que mueve unos determinados kilos de refrigerante tenemos una mayor diferencia de entalp as por kilo de refrigerante esto se entiende mejor con un ent lpico Este punto esta antes de la entrada del deshidratador 8 Salida del deshidratador pr cticamente igual que el punto 7 menos una peque a perdida de carga que produce este filtro y cuando esta sucio mas cuando esta sucio poniendo una mano antes y despu s se advierte la diferencia de temperaturas recordar que a cada presi n corresponde una temperatura y si se pierde presi n tambi n baja la temperatura 58 Sub l E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA A le UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO CONCLUSIONES Como se sabe el uso de una unidad generadora de agua helada Chiller para un proceso de enfriamiento de pl stico es la manera m s pr ctica y usual de llevar acabo dicho proceso industrial Si bien existe una infinidad de variables a tomar en cuenta en el c lculo y la selecci n tanto del equipo como el balance de carga t rmica es necesario tomar las consideraciones m s relevantes como el lugar el proceso industrial el tipo de material las condiciones del agua la cantidad de energ a en forma de cal
7. quido a enfriar del evaporador de placas en las unidades Las l neas de l quido enfriado que quedan expuestas al ambiente exterior deben envolverse con cable calefactor suplementario y cubrirse con aislamiento para protegerlas contra congelamientos durante los periodos de baja temperatura ambiente y para evitar la formaci n de condensado en los lugares de clima c lido y h medo III 6 En las unidades enfriadoras de l quido debe ser instalado un interruptor de flujo para el agua o l quido a enfriar en la tuber a de salida del enfriador en cada uno de los extremos del interruptor de flujo debe existir un tramo recto con una longitud m nima equivalente a 5 di metros de la tuber a El impulsor debe ser ajustado al interruptor de flujo al di metro de la tuber a en la cual va a ser instalada El interruptor de flujo debe ser conectado a las terminales del tablero de control como se muestra en el diagrama de alambrado un interruptor de flujo diferencial puede ser utilizado y los puntos de ajuste deben ser establecidos de acuerdo al flujo de operaci n en las unidades La importancia de dimensionar apropiadamente las tuber as de enlace con el enfriador de l quido nuca debe ser subestimada una de las 43 HOI E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA S le NS UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 9 causas m s comunes de un rendimiento poco satisfactorio de un enfriador de l quido es una tuber a dise
8. 111 3 Disposiciones de espacio Es necesario contar con las condiciones de espacio requeridas por el equipo para su buen funcionamiento como son e La proximidad con otros equipos de refrigeraci n e La cercan a de sistemas hidr ulicos que pudiesen causar alg n percance e La correcta cimentaci n del rea donde se colocar el equipo e La delimitaci n del rea segura de trabajo del equipo FIGURA 8 DIMENSIONES DE LA UNIDAD GENERADORA DE AGUA HELADA 36 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Puerto de Cableado OUT Puerto de Cableado IN E O HP Gauge SYS2 LPG sYs2 auge f o Salida de agua Rc 1 1 4 Entrada de agua Rc 1 1 4 e ch MODELO A B c D E F G Di Pulgadas Milimetros IE DISTANCIA ENTRE CENTROS DE BARRENOS MBMAC 100C 59 1500 35 4 900 49 6 46 8 11 71 297 5 12 1 307 5 60 86 1546 1260 1190 MBMAC 120C 70 88 1800 45 27 1150 13 68 347 5 12 1 307 5 60 80 1546 1260 1190 FIGURA 9 DIMENSIONES DE LA UNIDAD GENERADORA DE AGUA HELADA 37 OI E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA gt K NS UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 9 111 4 Manejo y localizaci n de equipo La localizaci n del enfriador depende principalmente de algunas consideraciones tales como espacio proximidad al equipo del proceso accesibilidad mantenimiento y la proximidad de
9. Cambie la bomba por una de tama o adecuado 6 El agua en el sistema esta sucia 0 6 Tire el agua sucia o contaminada y contaminada c mbiela por agua limpia 50 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Fallas y Su Soluci n en Micropocesador de Minichillers CODIGO DE ERROR POSIBLES CAUSAS SOLUCION El SENSOR DE TEMPERATURA DE CHEQUE Y PONGA EN CONTACTO RETORNO SUELTO O NO ESTA EL SENSOR SUJETELO HACIENDO BUEN CONTACTO FIRMEMENTE SENSOR DE TEMPERATURA DE CHEQUE Y PONGA EN CONTACTO SUMINISTRO DE AGUA SUELTO O EL SENSOR SUJETELO NO ESTA HACIENDO BUEN FIRMEMENTE CONTACTO SENSOR DE TEMPERATURA CHEQUE Y PONGA EN CONTACTO RETORNO DE AIRE SUELTO O NO EL SENSOR SUJETELO ESTA HACIENDO ms FIRMEMENTE SENSOR DEL SISTEMA CHEQUE Y PONGA EN CONTACTO EL DESHIELO 1 SUELTO O NO ESTA SENSOR SUJETELO FIRMEMENTE HACIENDO BUEN CONTACTO FLUJO DE AGUA INSUFICIENTE AJUSTE EL FLUJO DE AGUA LIMPIE EL FILTRO SOBRECARGA EN BOMBA DE AGUA CAMBIE LA BOMBA Y IO CONTACTE CON PERSONAL DE BOHN DE MEXICO LA SOBRECARGA EN COMPRESOR CAMBIE EL COMPRESOR Y IO CONTACTE CON PERSONAL DE BOHN DE MEXICO DEL COMPRESOR 1 PARA POR ALTA CHEQUE LIMPIEZA PRESION CONDENSADOR VENTILADOR NO FUNCIONA Y O CONTACTE CON PERSONAL DE BOHN DE MEXICO COMPRESOR 1 PARA POR BAJA EVAPORADOR SUCIO FILTRO DE PRESI N LIQUIDO YO SUCCI N SUCIO CAMBIE FILTROS TEMPERATURA DE CONDENSACI N BAJA AJU
10. T R 19 Ae A UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Este 1 por el factor de funcionamiento debido al lugar de operaci n ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA Dnd 0 137445 T R X 24 44 3 359 Por lo tanto Qars 13 7445 3 359 17 103 T R 17T R Se puede observar que la carga t rmica se encuentra dentro de los par metros de la capacidad de una unidad generadora de agua helada que es de 20 T R pero por fines pr cticos de funcionalidad y eficiencia del sistema adem s de cuestiones de mantenimiento se elegir n dos unidades BOHN de 10 T R 11 3 Selecci n del equipo Por cuestiones de mantenimiento correctivo y preventivo es conveniente seleccionar para el proceso de enfriamiento de pl stico dos unidades BOHN modelo MBMAC120C puesto que cuentan con los requerimientos de capacidades y caracter sticas necesarias para el proceso Como es posible observar se tienen unidades enfriadoras de l quido en diferentes capacidades de enfriamiento 20 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Temperatura Ambiental TC Temperatura r 32 d ur Ir de salida de agua Capacidad Entrada de Capacidad Entrada de Capacidad Entrada de Capacidad Entrada de Capacidad Entrada de de Enfriado Energia deEnfriade Energ a deEnfriado Energ a deEnfriado Energ a deEnfiado Energ a W W W W W W 1738 5108 16262 560 8 18432 Wb 1741 645 19200 725 18547 71499 MBMACOTOC 19
11. de temperaturas en este sistema se tiene que el calor siempre fluye de la fuente de mayor energ a a la de menor energ a Refrigeraci n Es la t cnica de remoci n de calor de un cuerpo o sustancia para llevarlo a una temperatura menor generalmente debajo de la del medio ambiente Refrigeraci n mec nica Es la utilizaci n de componentes mec nicos arreglados en un sistema de refrigeraci n con el prop sito de extraer calor Refrigerantes Son compuestos qu micos que nos permiten remover calor y se clasifican en directos indirectos o primarios y secundarios Calor espec fico El calor espec fico de una sustancia es la cantidad de calor en BTU Unidad Brit nica de Temperatura requerida para cambiar la temperatura de una libra de una sustancia en un grado Fahrenheit 53 bi ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Calor latente Es el calor necesario para cambiar de fase f sica una sustancia sin variar la temperatura Calor sensible Este es el calor que causa un cambio en la temperatura de una sustancia pero no un cambio en su estado f sico Calor latente de fusi n Bajo un cambio de estado la mayor a de las sustancias tendr n un punto de fusi n en el cual ellas cambiaran de un s lido a un l quido sin ning n incremento en la temperatura En este punto si la sustancia est en un estado l quido y el calor se retira de ella la sustancia se solidificar sin un cambio
12. del equipo Una conexi n roscada es proporcionada por el fabricante para la instalaci n de la tuber a de agua en el lugar de operaci n La conexi n de entrada y salida de agua son provistas en ambos lados de la unidad teniendo la flexibilidad de conectar la tuber a de agua en cualquier lado de la unidad generadora de agua helada Los componentes y conexiones para la tuber a de agua en el equipo tienen materiales con aislamiento y alta resistencia al moho y oxidaci n La rosca de las conexiones permite una alta carga de ensamble y desensamble de las conexiones de tuber a de agua Para asegurar una alta eficiencia y seguridad en la operaci n del interruptor de flujo de agua la bomba de agua y la c mara de expansi n est n equipadas con una descarga de aire ubicada en la parte superior 29 sn OI E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA gt K NS UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 9 111 1 Equipos y componentes 1 Compresor La unidad modelo MBMAC120C est equipada con dos compresores scroll Los compresores poseen calefactor de c rter para prevenir la migraci n de l quido refrigerante durante el paro del equipo y para facilitar el arranque de la unidad 2 Condensador enfriado por aire El condensador est fabricado con tubos de cobre sin costura de 3 8 escalonados y unidos mec nicamente con aletas de aluminio 3 Motor ventilador de condensador La unidad est equipada
13. en su temperatura El calor envuelto en uno u otro de estos procesos se conoce como calor latente Tonelada de refrigeraci n Es un t rmino com n que se usa para definir y medir la producci n de fr o La cual se define como la cantidad de calor suministrada para fundir una tonelada de hielo 2000lbs en 24 horas esto basado en el concepto de calor latente de fusi n 144 btu lb Carga t rmica Que se refiere a la cantidad de calor absorbido por unidad de tiempo dentro del sistema Desde un punto de vista m s pr ctico es el calor que se remover de las matrices que son inyectadas con pl stico caliente 54 bi ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Efecto refrigerante Es la cantidad de calor absorbido por unidad de masa del refrigerante que en este caso es el agua Primera ley de la Termodin mica La primera ley de la termodin mica establece que la energ a no puede ser creada ni destruida solamente puede convertirse de una forma a otra La energ a en s misma se define como la capacidad de producir trabajo y el calor es una forma de energ a Segunda ley de la Termodin mica La segunda ley de la termodin mica establece que se transfiere calor en una sola direcci n de mayor a menor temperatura y esto tiene lugar a trav s de tres procesos b sios de transferencia de calor e Conducci n Es una manera de trasmitirse el calor en el mismo cuerpo s lido el calor corre a
14. fluido por medio de la compresi n del vapor o por el ciclo de absorci n de la refrigeraci n En la mayor a de los casos el l quido que es utilizado para este proceso es agua o diferentes sustancias como lo es el glicol que sirve de anticongelante dentro del sistema o bien los inhibidores de corrosi n que permiten mejores condiciones de funcionamiento del fluido de trabajo que en este caso es el agua Esta tecnolog a es tambi n utilizada en actividades donde es necesario enfriar alg n fluido de un mismo proceso puesto que el funcionamiento b sico de un Chiller es un intercambiador de calor Sin embargo existen infinidad de procesos industriales que requieren de agua a baja temperatura Sub l E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA A le UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO El m s reciente proceso industrial es el proceso de hielo en suspensi n que se utiliza en la industria alimenticia aunque el proceso es relativamente innovador tiene demasiadas desventajas ya que es casi imposible que una unidad generadora de agua helada pueda trabajar con cristales de agua en suspensi n puesto que se esta trabajando cerca del punto de congelaci n del agua as es que este proceso solo es eficiente para un rango te temperaturas espec fico A una unidad generadora de agua helada se le tiene en cuenta para el enfriamiento de aplicaciones industriales de mayores dimensiones como lo pueden ser un microscopio electr
15. la unidad generadora de agua helada hasta la cisterna t rmica y al proceso 4 Seleccionar la tuber a para transportar el agua helada desde la cisterna t rmica hasta el proceso 5 Seleccionar la tuber a de retorno desde el proceso hasta la cisterna general UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO CAP TULO GENERALIDADES 1 1 Ubicaci n del sistema Distrito Federal Tacubaya Caracter sticas de la ubicaci n 1 1 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA Distrito Federal B S B S BH B H ALTITUD SC 2F 2 eF Mts M xico Tacubaya 32 90 17 63 2309 q E ointer 19 20 11 94 N 98 57 15 34 W elev 7375 ft ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 1 2 Proceso de fabricaci n de las taparroscas Se debe tomar en cuenta el proceso industrial de la inyecci n de pl stico y la manera en la que esta se lleva acabo El moldeo por inyecci n consiste en un sistema de mezclado y fusi n de una resina pl stica dise ado para expulsarla a alta presi n una vez que se encuentre fundida hacia un molde met lico en cuya cavidad o cavidades se encuentra la forma de la pieza deseada Este molde permanece cerrado por el sistema de alta presi n de la m quina que evita que se abra al recibir el pl stico fundido Una vez lleno el molde transcurre un lapso de tiempo en el que interviene el proceso de la unidad generadora de
16. nico un l ser maquinarias electro erosivas y equipos de moldeado por inyecci n Este proceso industrial es el de enfriar el pl stico que proviene de un proceso previo que es el de preformado o de extruido de productos pl sticos a relativas temperaturas altas donde el pl stico es muy viscoso y f cil de manejar El objetivo principal de las unidades generadoras de agua helada para este tipo de procesos industriales es el de reducir la temperatura en un tiempo determinado del molde donde ha sido extruido o preformado el producto para evitar que ste presente defectos en la forma o en la estructura y que el producto quede adherido al molde Este ltimo proceso industrial es el contemplado como objetivo principal en ste proyecto terminal ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AUN UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO BES BR E m um E m El objetivo principal de este proyecto es el de implementar un sistema que permita el enfriamiento de un proceso de fabricaci n de tapas de polipropileno Para la implementaci n del sistema es necesario contar con otras caracter sticas dentro de las cuales est n 1 Determinar las caracter sticas cualitativas y cuantitativas de agua que entra a la unidad generadora de agua helada 2 Seleccionar una unidad generadora de agua helada para la transformaci n de agua a temperatura ambiente a agua helada 3 Seleccionar un sistema de bombeo para manejar agua helada desde
17. 15 F Una vez establecido el sub enfriamiento en la forma anterior se puede proceder a ajustar el sobrecalentamiento el cual debe ser establecido despu s de que la operaci n del enfriador sea estable y de que el l quido enfriado haya sido bajado a la temperatura requerida El sobrecalentamiento es la diferencia entre la temperatura real del gas refrigerante del retorno entrando al compresor y la temperatura correspondiente a la presi n de succi n La temperatura de succi n debe tomarse a 0 15 m antes de la v lvula de servicio succi n del compresor y la presi n se toma en la v lvula de succi n del compresor Ejemplo Temp De succi n 44 F Refrigerante R 22 4 2 Kg cm 60 PSIG de presi n en v lvula de succi n 34 F Sobrecalentamiento 10 F Un sobrecalentamiento menos de 4 4 C 40 F indicar a una sobrecarga mientras que uno mayor 12 F indicar a una insuficiencia de carga 45 bi ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO CAP TULO IV ARRANQUE DEL EQUIPO IV 1 Procedimiento de arranque Todos los enfriadores de l quido deben ser probados antes de su arranque Lecturas de la tensi n Volts corriente presiones de succi n y descarga temperaturas de entrada y salida del agua enfriada temperaturas de entrada y salida del condensador rangos de flujo de agua etc Son registrados para as
18. 54 F de temperatura a la salida del proceso seg n normas ARI I 2 El bajo punto de fusi n lt 269 F del Polipropileno copol mero rand mico permite incrementar la velocidad en las l neas de envasado debido a las menores temperaturas de sellado Por otro lado puede ser reciclado con p rdidas poco significativas en resistencia y claridad Es estimada una producci n de 100 tapas por minuto 1 6 Caracter sticas y requerimientos de la m quina de inyecci n de pl stico M QUINA DE INYECCI N MARCA CHEN HSONG MODELO JM168 MK III TONELADAS 168 DISTANCIA ENTRE BARRAS 45 5 cm X 40 5 cm INYECTA HASTA 220 GRS ANO 1993 H P 20 DISPONIBILIDAD 10 M OUINAS REOUERIDOS PARA EL ENFRIANIENTO 3GPM CHEN HSONG TABLA 1 DATOS T CNICOS M QUINA DE INYECCI N FIGURA 2 M QUINA DE INYECCI N MARCA CHEN HSONG 10 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Diagrama de bloques del proceso de enfriamiento de pl stico Cisterna t rmica de i almacenamiento de i agua a baja temperatura PAS Unidad generadora de agua helada Chiller Sistema de Sistema de O pomco hacia bombeo roca Y el proceso de el Chiller enfriamiento Retorno de agua del del proceso FIGURA 3 DIAGRAMA DEL PROCESO DE ENFRIAMIENTO DE PL STICO 11 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPO
19. 872 775 18950 802 0 20582 8455 10528 8723 21216 93 10891 941 24381 753 22809 O 2590 8740 24948 910 27000 10085 26082 11059 di TUS mun 11 808 28944 12469 27459 12865 29835 1623 MM HI op 11791 13523 14973 Ag but 16063 30675 16358 3620 16807 17859 Notas Grados de acuerdo con el est ndar 550 590 98 de ARI 2 Grados basados en HCFC 22 factor de suciedad del evaporador 0 0001 flujo del agua del evaporador de 2 4 gom ton al nivel del mar 3 Se permite la interpolaci n la extrapolaci n no se permite Consulte el representante de BOHN para el funcionamiento fuera de las temperaturas domnctraras TABLA 2 EQUIPOS DE ENFRIAMIENTO DE AGUA 21 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Unidad de enfriamiento 60 Hz TA A A LC MBMAC100C Btwhr 59 700 92 100 112 600 CAPACIDAD NOMINAL DE EMFRIAMIENTO kcal hr 15 050 23 220 28 380 Watt 17 500 27 000 33 000 MATERIAL Acero galvanizado prepintadp GABINETE ACABADO Poliester ESPESOR mm 1 5 1 DIMENSION ALTURA H mm in 1634 64 3 1260 49 6 1260 49 6 TOTAL DE LA ANCHO W mm in 1303 51 3 1500 59 1 1800 70 9 UNIDAD PROFUNDIDAD D mm in 608 24 7 900 35 4 1150 45 3 PESO NETO ka 218 350 470 NIVELO DE RUIDO dB A 66 64 67 EVAPORADOR TIPO intercambiador de calor de platas MATERIAL Acero inoxidable AREA DE INTERCAMBIO DE CALOR m 0 002 2 78 FLUJO NOMINAL DE AGUA Vs 0 81 1 31 RELACION DE CAIDA DE PRE
20. ACIDAD Ory Off 0 5D REFRIGERANTE TIPO R22 DISPOSITIVO DE CONTROL Tubo Capilar CARGA kg 6 332 Notas 1 Todas las especificaciones estan sujetas a cambios sin previo a viso de BOHN 2 Su capacidad nominal de enfriamiento esta basada en temperatura fria del agua de entrada de 120C y salida de 70C a una ABLA CARACTER STICAS T CNICAS DE LAS UNIDADES DE ENFRIAMIENTODE AGUA 22 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO DIAGRAMA DE FLUJO DEL REFRIGERANTE 23 s E m A z m ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA A UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO S R PARTES CONSTITUTIVAS 1 Compresor 2 Separador de aceite 3 V lvula de servicio 4 Condensador 5 Mirilla 6 V lvula solenoide 7 V lvula de manual tipo diafragma 8 Evaporador 9 V lvula reguladora de presi n de evaporaci n 10 Acumulador de succi n gt Flujo del refrigerante 24 UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 11 4 Sistema hidr ulico para el proceso de enfriamiento de pl stico BUN l ESIME R ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA w Para este sistema es necesario verificar el equipo de bombeo que transportar el l quido hacia la unidad generadora de agua helada y de la cisterna t rmica hacia el proceso de inyecci n de pl stico La parte del sistema que va del almacenamiento de agua a temperatura ambiente a la unidad generadora d
21. Apuntes de Refrigeraci n Refrigeraci n a o 2007 IL 2 Ing Marchand Rub n Apuntes de Refrigeraci n Refrigeraci n a o 2007 CAPITULO II IL 1 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 10 II 2 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 12 II 3 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 13 IL 4 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 15 II 5 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 17 II 6 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 18 IL 7 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 20 II 8 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 22 II 9 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 23 II 10 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 29 CAPITULO III II 1 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 36 III 2 Manual de instalaci n de Chillers BOHN 2005 p p 28 III 3 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 37 III 4 Manual de instalaci n de Chillers BOHN 2005 p p 30 61 ZS ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA Ae UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO III 5 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 p p 39 III 6 Gu a T cnica y de Instalaci n de MiniChillers York 2004 pp
22. I E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA gt K NS UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 9 1 Evitar que la humedad se acumule debajo de la unidad 2 Levantar la toma de aire del serpent n condensador por encima de la capa de aire caliente que normalmente se forma sobre losas o superficies expuestas al sol III 4 Los condensadores enfriados por aire son particularmente vulnerables a un flujo restringido ya sea en la entrada o salida de aire Adem s su capacidad para desarrollar un rendimiento satisfactorio depende la limpieza y temperatura del aire Los rendimientos de los enfriadores de l quido con condensador enfriado por aire se eval an normalmente a una temperatura de 95 F y 110 F de aire ambiente Una reducci n de capacidad de 1 8 por cada grado cent grado de incremento de temperatura 1 por F es encontrada si la unidad debe operar a altas temperaturas ambientales por encima de los 95 F Por lo tanto es imprescindible que la unidad se localice de manera que la descarga de aire caliente no sea recirculado 41 ge ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 111 6 Condiciones de operaci n Limitaciones de trabajo a bajas temperaturas Todos los enfriadores de l quido tienen limitaci n en cuanto a las temperaturas de enfriamiento ya que si se enfr a agua con temperatura de evaporaci n del refrigerante inferior a 32 F se congel
23. INSTITUTO POLIT CNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO C lculo y selecci n de equipo de un sistema de generaci n de agua helada para un proceso industrial de inyecci n de pl stico TESIS Que para obtener el t tulo de Ingeniero Mec nico P REZ P REZ OSCAR SANTANA AGUIRRE GABRIEL M xico D F 2008 UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA r NDICE eege eier o EE 4 CAP TULO I GENERALIDADES ES W CAC AA TE 7 1 2 Proceso de fabricaci n de las Loparroscas ss sieserereererertenena 8 1 3 Requerimientos cualitativos y cuantitativos del agua para el poroceso 9 Pe RE LEE 9 1 5 Requerimientos del eoumpo serra ee renan e rare rrees 9 1 6 Caracter sticas y requerimientos de la m quina de inyecci n de pl stico 10 CAP TULO II C LCULO Y SELECCI N DEL EQUIPO 1 1 Como seleccionar una unidad generadora de agua belacda 13 Eiras consideraciones ns CO 17 I2 Balance carga t rmica voii a cd el 17 ES Selecci n del CQUIDO urticaria nica 20 11 4 Sistema hidr ulico para el proceso de enfriamiento de pl stico 25 1 5 Selecci n del aislante t rmico y uberia ss 27 OI E SIME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA AN K NS UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 9 CAP TULO III INSTALACI N DEL EQUIPO USR Equipos y COMP
24. ONENTES a E 30 1 2 Alimentaci n el ct cion nicas ia 33 UR Disposiciones despacio dra cdi eo Le a RA di QUEM CRS ds En 36 111 4 Manejo y localizaci n del eoupo EEN 38 111 5 Cimentaci n del rea de trabajo de la unidad generadora de agua helada 40 IS Condiciones een DEE 42 lll 7 Tuber a de l quido ER e cisma arca ies cr ide e birds c 42 111 8 Verificaci n del sub enfriamiento y del sobrecalentamiento enee 44 CAPITULO IV ARRANQUE DEL EQUIPO IV 1 Procedimiento Re EE ele UC 46 N2 Mantenimientocaesassiessclesue a 47 CAPITULO V DIAGN STICO DE FALLAS Y CONCEPTOS B SICOS V 1 Carta de diagn stico de fallas del entador erne een ereere reenen 50 V 2 Unidades y factores de CONVEerSi N eococionociconcacaninanca nani NEEN NENNEN NN NEE 52 V3 Conceptos DASICOS EE 53 CONCLUSIONES ise EE Ee 59 REFERENCIAS renren aaa o aa 61 bi ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Introducci n La referencia m s directa del uso de las unidades generadoras de agua helada Chillers se encuentra en el proceso de lavado de aire que consta de enfriar agua para que esta a su vez enfr e el aire que se encuentra en el ambiente mediante dispositivos llamados unidades manejadoras de aire que tienen la finalidad de filtrar el aire del ambiente y conducirlo a trav s de los ductos hasta su utilidad final Una unidad generadora de agua helada es una m quina que remueve el calor de un
25. RO DE DESCARGA Caracter sticas Flujo m ximo 65 GPM 246 LPM e Presi n m xima 80 PSI 11 6 Selecci n del aislante t rmico y tuber a Para el sistema hidr ulico se utilizar tubo de acero al carb n sin costura cedula 40 de 8 62 kg mt e Tuber a de 1 7 para el sistema de alimentaci n de agua para la unidad generadora de agua helada y para el proceso hasta las m quinas de inyecci n e Tuber a de 2 para el sistema hidr ulico de retorno a la cisterna principal de alimentaci n 27 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO RECUBRIMIENTO T RMICO FIBRA DE VIDRIO MARCA ISOVER DIMENSIONES Pulgadas eer Espesor Longitud coquilla mm m mm Como se puede observar existe una gran ventaja ya que el fabricante proporciona las dimensiones exactas y necesarias del aislante t rmico La selecci n de cable calefactor tiene raz n en un factor de seguridad y protecci n para la tuber a del sistema Maneja un rango de temperaturas entre 40 SC y 60 C 28 OI E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA gt K NS UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 9 CAP TULO III INSTALACION DEL EQUIPO La Unidad Generadora de Agua Helada Chiller ha sido dispuesta para una instalaci n sencilla por parte del fabricante teniendo en mente que no se requiere ninguna soldadura de tuber a o carga alguna de refrigerante en el lugar de instalaci n
26. SION DE LA UNIDAD VS FLUJO NOMINAL DE AGUA kPa 343 82 RELACION DE CAIDA DE PRESION BPHE VS FLUJO NOMINAL DE AGUA kPa 35 121 LINEA DE AGUA KIT HIDRAULICO TIPO Multietapa horizontal con la succi n en lin extremo BOMBA VOLTAJE VIDE 208 230W 3N 60Hz 208 230v4 3Ph 60Hz CORRIENTE Amp 17 28 FLUJO DE AGUA GPM U S ls 12 7 0 81 20 70 1 31 26 42 1 67 TUBERIA CONEXIONES DE TUBERIA mm in 32 1 42 Re 1 1 4 42 Re 1 1 4 CARGA H20 m 30 22 31 TANQUE DE MATERIAL Acero Ape EXPANSION CAPACIDAD VOLUMEN litros 38 SERPENTIN CONDENSADOR TIPO Tubos ranurados MATERIAL Cobre sin costura TUBO ESPESOR DE PARED mm in 0 35 0 014 DIAMETRO EXTERIOR mm in 9 52 3 8 MATERIAL Aluminio ALETA ESPESOR mm in 0 127 0 0005 HILERAS 2 2 2 ALETAS POR PULGADA 14 14 14 AREA DE CARA m f 1 35 2 5 26 9 2 5 26 9 VENTILADOR CONDENSADOR TIPO ACOPLAMIENTO Impulsor Axial Directo CANTIDAD 1 2 MATERIAL DEL ASPA Aleaci n de aluminio DIAMETRO DEL ASPA mm in 711 2 28 600 23 6 660 26 VOLTAJE WIPh Fz 208 230W 3N 60Hz CORRIENTE amp 1 0 9 2 0 86 2 POTENCIA DE ENTRADA Watt 387 120 2 200 2 POTENCIA DE SALIDA Watt 231 200 2 470 2 NUMERO DE POLOS 10 a 8 VOLUMEN DE AIRE cmm cfm 100 2 3530 2 142 2 5000 2 COMPRESOR TIPO Scroll VOLTAJE VIPh Hz 208 230V 3N 150Hz CORRIENTE Amp 22 00 112 POTENCIA Watt 7 090 5 640 2 MAXIMA CORRIENTE Amp 97 414 DISPOSITIVO DE PROTECCION Interruptor de alta y baja presion interruptor de flujo y protecdio CONTROL DE CAP
27. STELA DE MEXICO TEMPERATURA DEL AGUA co SS A PERSONAL DE BORN ra SE ENFR A Nota Cuando aparezca en la pantalla del control estos c digos u alg n otro favor de contactar al departamento de Ingenier a y o Ventas de Bohn de M xico 51 ZS ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA Na UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO V 2 Unidades y factores de conversi n e Watts BTU hr 3 413 e Toneladas BTU s hr 12000 e Una tonelada de refrigeraci n 12000 Btu por hora e Una tonelada de refrigeraci n 3025 calor as por hora e Btu hr para agua GPM x 500 x Delta T e Btu hr para otros fluidos Lbs por Hr x Calor espec fico x Gravedad espec fica X Delta T e Btu hr para s lidos Lbs por hora x Calor espec fico x Delta T e Btu hr kW x 3413 e Btu hr kW x 2544 e Btu hr kW x 1000 293 e kW Btu hr 1000 x 293 e Lbs Hr GPM x Densidad x 8 022 e Lbs Hr GPM x 501 375 x gravedad espec fica 52 bi ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO V 3 Conceptos b sicos En la siguiente secci n se har un breve recordatorio de los conceptos b sicos que se deben conocer para comprender me manera muy espec fica el proceso termodin mico que se lleva acabo y que no es otro mas que el de la refrigeraci n Calor Es el mecanismo de transferencia de energ a a trav s de los l mites de un sistema cuando existe un diferencial
28. T Temperatura del refrigerante que entra en el equipo en F e q Gasto de agua que circula por el sistema en gpm e Cp calor espec fico del agua a presi n constante en BTU Ib F e Qass Carga t rmica del sistema en BTU hr 16 BUN l ESIME R ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA A E UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Es necesario medir las temperaturas con el mismo term metro o con dos term metros cuya exactitud est corroborada Se miden los gpm con un medidor de flujo o tomando el refrigerante en un volumen conocido durante un per odo determinado de tiempo 1 1 1 Otras consideraciones 1 Si la temperatura ambiente del lugar donde operar la refrigeraci n se encuentra por encima de los 68 F agregar un 1 a las BTU hr calculadas por cada 0 9 F por encima de de los 68 F II 9 2 Si se opera a 50Hz agregar un 20 a las BTU hr calculadas Il 10 3 Si el voltaje de l nea permanece debajo del voltaje promedio o si se trabaja en grandes alturas agregarle un 10 a los Watts calculados 4 EI futuro aumento de las necesidades de refrigeraci n o la variaci n en la p rdida de calor en una unidad existente 11 2 Balance de carga t rmica Se procede a calcular una unidad generadora de agua helada de acuerdo a las capacidades calculadas anteriormente Por lo tanto se selecciona una unidad generadora de agua helada llamada tambi n minichiller con las siguientes caracter s
29. TZALCO Du 11 4 a Ar O 11 47 Ka CISTERNA z E J EN E d KIT HIDR ULICO C DIGO DE COLORES UNIDADES e GENERA DORAS Lines do HELAD 10 TR SIMBOLOG A Al y DP cod Q Manonets Si bei y a Tee a AAA CISTERNA E T RMICA SUBA CENTRIF amp Vernas de seguri 2 HP 1 174 1 174 1 4 1 4 EE A t i f i Y i a S i 1 1 4 p ala ala dal LAY OUT Y EDO OA O de ob a e H E I ER 2 2 2 1 1 4 sz ER Y sz CR Y ii s zi EE E E S I M E AZCAPOTZALCO ACOT m L L L ii SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE UN Ss EE E PROCESO DE INYECCION DE PLASTICO 12 Al m A 5 m ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AQ UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO ER sa CAP TULO II C LCULO Y SELECCI N DE EOUIPO 11 1 C mo seleccionar una unidad generadora de agua helada El proceso de selecci n de una unidad generadora de agua helada es muy importante ya que se deben tomar en consideraci n muchas variables a las que se somete el proceso desde la temperatura de trabajo hasta que pasar a si aumenta la carga dentro de la l nea de producci n La mayor a de las unidades generadoras de agua helada cuentan con una ban
30. ada incorrectamente Cuando se requieran colectores para la distribuci n del agua estos deber n ser lo m s cerca posible del punto de aplicaci n Las unidades enfriadoras de l quido com nmente se usan para enfriar agua en aplicaciones de acondicionamiento de aire y procesos industriales como la inyecci n de pl stico La instalaci n de la red de tuber a es similar si se utiliza agua glicol salmuera por cualquier otro l quido en el presente instructivo todas las referencias se har n con respecto al agua 111 8 Verificaci n del sub enfriamiento y del sobrecalentamiento Se debe verificar el sub enfriamiento y el sobrecalentamiento esta es una manera ideal para determinar si el enfriador de l quido est completamente cargado y operando apropiadamente El sub enfriamiento siempre debe revisarse antes de establecer el sobrecalentamiento La temperatura de sub enfriamiento debe ser obtenida tomando la temperatura de la l nea de l quido a la salida del condensador y la presi n del l quido en la v lvula de servicio convirti ndola en temperatura por medio de una tabla presi n temperatura del refrigerante 44 G N ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AUN UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO BER essa Ejemplo 15 4 Kg cm 220 PSIG Refrigerante R 22 De presi n en v lvula de servicio 108 F Temp De la l nea de l quido 93 F Gub entrtamiento ee
31. agua helada y llevar dicha agua helada para enfriar la pieza Cuando la pieza est lista es expulsada del molde Molde 1 Molde 2 Molde 1 Molde 2 Pl stico fundido FIGURA 1 PROCESO DE FABRICACION DE TAPAS DE PP ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO BR 4 1 3 Requerimientos cualitativos y cuantitativos del agua para el proceso Se requerir agua H20 en un rango de 44 Fahrenheit a la salida de la unidad generadora de agua helada y una temperatura de entrada al condensador de 85 F al 100 de la carga y 60 Fal O de la carga adem s de una temperatura de retorno del proceso de 54 F seg n las normas ARI Air Conditioning and Refrigeration Institute I 1 1 4 Proceso a enfriar Se tratar la aplicaci n industrial del agua a bajas temperaturas previamente procesada en una unidad generadora de agua helada que es bombeada a un proceso industrial que en este caso ser para el enfriamiento de moldes previamente inyectados con pl stico caliente bajando su temperatura dr sticamente y con ello la optimizaci n del proceso de formado de pl stico 1 5 Requerimientos del equipo Producto a enfriar Tapas de Polipropileno PP para botellas de Polietileno Tereftalato PET ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Rango de temperaturas La temperatura de enfriamiento hacia el proceso es de 44 F y de
32. alimentaci n de energ a el ctrica En general se debe proporcionar un lugar bien ventilado Si la ventilaci n natural es inadecuada debe proporcionarse una ventilaci n forzada Para la instalaci n de estos enfriadores de l quido debe cumplirse con todas las normas y reglamentos aplicables III 1 Con la finalidad de obtener la m xima capacidad la selecci n de la ubicaci n de instalaci n debe llenar los requerimientos siguientes 1 El lugar de instalaci n debe estar ventilado de tal forma que el aire pueda circular y descargarse libremente 2 Instalar la unidad de tal modo que la descarga del aire caliente no regrese nuevamente hacia la unidad y o a otras unidades 3 Asegurar que no haya obstrucciones de flujo de aire al entrar o al salir de la unidad 4 Si no se puede garantizar una buena ventilaci n cuando la unidad sea instalada en interiores es recomendable colocar extractores de aire o ductos los cuales deben ser lo m s cortos posibles para que el aire salga al exterior 38 5 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Fijar la unidad a nivel con la base o techo a una altura de 15 cm o 20 cm para evitar una inundaci n y el correcto drenaje dicha base debe ser adecuada para soportar el peso de la unidad El rea de instalaci n no debe ser susceptible al polvo o aceite para evitar que el serpent n del condensador se bloquee Como precauci n g
33. ar ocasionando da os muy serios al evaporador y al sistema de tuber a El da o que se provoca a un evaporador por congelamiento no solo afecta al sistema de agua sino que se mezcla el sistema de refrigerante con el de agua entrando humedad y ocasionando da os al compresor Condiciones de instalaci n en lugares a bajas temperaturas Si la unidad se instala en lugares donde la temperatura ambiente de invierno baja hasta el punto de congelamiento de l quido enfriado 32 F se deben drenar las tuber as y evaporador oportunamente Los protectores contra congelamiento que lleva la unidad solamente la protegen de congelamiento por operaci n II 5 111 7 Tuber a de l quido a enfriar El sistema de tuber a del l quido a enfriar debe ser colocado de manera que la bomba de circulaci n descargue hacia el evaporador Para facilitar el servicio del sistema se recomienda utilizar v lvulas de cierre manual en todas las l neas Deben proporcionarse conexiones de drenaje en todos los puntos bajos para permitir el drenado total de la tuber a del sistema y del evaporador 42 bi ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Adicionalmente se recomienda la instalaci n de un filtro malla de 40 hilos en la conexi n de entrada del l quido al evaporador Como una ayuda al servicio se recomienda la instalaci n de term metros y man metros en la l neas de entrada y salida de agua o l
34. con un ventilador de pl stico de alta resistencia con acoplamiento directo a un motor monof sico los cuales proporcionan el flujo de aire necesario para la operaci n del intercambio de calor 30 bi ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 4 Evaporador El intercambiador est fabricado con placas de acero inoxidable muy compactas y soldadas todas juntas El intercambiador est forrado de una capa t rmica la cual permite el aislamiento t rmico del mismo 5 Circuito refrigerante El circuito refrigerante esta cargado con R22 que es proporcionado por el fabricante previamente se han elaborado pruebas de soldadura como fugas y vac o El circuito refrigerante es equipado con un tubo capilar cuidadosamente seleccionado para asegurar una operaci n continua y un flujo adecuado de refrigerante 6 Protecciones de seguridad adicionales La unidad est equipada con controles de seguridad inteligentes como un interruptor de alta y baja presi n para prevenir da os en el compresor resultando de ambas anormalidades alta presi n en la descarga o baja presi n debido a insuficiencia de gas El controlador electr nico proporciona un control preciso en la temperatura del agua monitoreando muy de cerca todo el circuito y reaccionado a las se ales de la temperatura de entrada del agua temperatura de salida del agua y la temperatura ambiente del aire Un interruptor de flujo es p
35. da estrecha de temperatura de enfriamiento que va de los 59 F a los 104 F dependiendo de las caracter sticas del material a enfriar Il 1 Dichas unidades cuentan con una estabilidad limitada de 0 5 C es decir se tiene un rango de temperatura en el cual pueden existir variaciones de la temperatura del agua Hablando de manera m s espec fica tienen una capacidad importante de disipaci n del calor de 2850 Watts a 1 HP La selecci n de una unidad generadora de agua helada se debe basar principalmente en el tipo de proceso que se quiere enfriar las temperaturas de trabajo del material a enfriar la capacidad de producci n de las m quinas inyectoras de pl stico y las caracter sticas de agua que se requieren ll 2 13 gui ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AQ Ae UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO DOES Cu l es la aplicaci n Conocer la aplicaci n permite evitar varios pasos en este caso enfriaremos matrices inyectadas previamente con pl stico Cu l es el rango de temperatura El rango de temperatura puede ser de entre 44 F y 54 F para este tipo de pl stico II 3 Qu estabilidad de temperatura se necesita Es necesario contar con una estabilidad moderada de 0 01 C 0 5 C para que el proceso de enfriamiento de pl stico se mantenga dentro de las condiciones de dise o y de operaci n lo que repercute en la eficiencia del mismo Aplicaci n de circuito cerrado o abierto Se d
36. de corrosi n limpie y proteja la superficie 48 HOI E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA A le UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO F Revisar el aislamiento de tuber as evaporador y bomba de agua inspeccione las conexiones de drenaje y aseg rese de que no est n obstruidas Hacer una revisi n general del alambrado el ctrico verificando la limpieza la lubricaci n los desgastes y las partes flojas Los motores de la bomba y del abanico del condensador est n equipados de chumaceras o baleros sellados y lubricados de f brica y por lo tanto no requieren mantenimiento bajo uso normal no obstante se recomiendan inspecciones peri dicas para asegurar una operaci n apropiada Un condensador limpio garantiza el m ximo enfriamiento mediante una eficiente transferencia de calor no obstante que los condensadores enfriados por aire no requieren limpieza interna como los enfriados por agua deben mantenerse limpios No debe permitirse que polvo hojas o papeles se acumulen en los serpentines del condensador y otras partes del circuito de aire No existe un periodo de tiempo espec fico para la limpieza de los serpentines ya que esto depende de las condiciones que prevalecen en el lugar de instalaci n La limpieza debe ser tan frecuente como sea necesario 49 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO CAP TULO V DIAGNOSTICO DE FALLAS Y CONCEPTOS BASICOS
37. e agua cuenta con un kit hidr ulico que suministra a la misma del l quido de trabajo Para el resto del proceso se tiene un gasto de agua requerido por el proceso de 30gpm X 7 57681X10 m s 2 22X 10 m s Del sistema se toma una altura efectiva del sistema Hs de cuatro metros La ecuaci n de la potencia hidr ulica necesaria es de Nu qp 9 Hb 3 Donde q Caudal de agua m s p Densidad del H20 Kg m g Aceleraci n debida a la gravedad 9 81m s He Altura del sistema m 25 Wees sasa ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Se tiene Nu 2 22X 10 m s 1000Kg m 9 81m sS 4m Np 87Watts Ahora es necesario calcular la potencia de accionamiento que es la potencia del motor Na gpgHw 4 Se tiene Nar 2 22X 10 m s 1000Kg m 9 81mM s 4m 0 8 Na 108 891 Watts elec Na 108 891 Watts 746 HP Na 0 1459 HP Como se muestra la capacidad de las bombas necesarias es muy reducida pero por factores de seguridad del proceso deber n incluirse bombas de 2 HP que ser n reguladas por v lvulas de paso y fluj metros que nos den el caudal requerido 26 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Se procede a seleccionar la bomba del proceso con las siguientes caracter sticas e Bombas centr fugas marca AcePumps modelos PTOC 600 PTOC 1000 1 DI METRO DE SUCCI N 1 DI MET
38. eben especificar las caracter sticas tanto del circuito hidr ulico como las del proceso del pl stico para saber si el circuito es cerrado o abierto En este caso el circuito es cerrado puesto que el agua lleva un proceso de ciclado Cu nta energ a de refrigeraci n es necesaria Como energ a de refrigeraci n se entiende que es la energ a necesaria en el sistema para poder producir cierto rango de agua helada que llegar posteriormente al proceso de enfriamiento de pl stico As se tienen dos rangos de temperatura en los que generalmente se trabajan Baja 100 700 Watts Alta 750 Watts o m s 14 ge ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Para este caso es necesario una energ a de refrigeraci n relativamente baja puesto que el requerimiento de energ a del sistema no es tan demandante Il 4 Cu les son los requisitos para el bombeo Tambi n existen requerimientos de bombeo de agua en el proceso que no se refiere a otra cosa m s que la de bombear agua a trav s de de las tuber as del sistema tanto de las ramificaciones para el proceso de inyecci n como para el de las ramificaciones de retorno del proceso Adem s es necesario tener en cuenta que el bombeo tiene otros pasos antes de llegar al proceso de inyecci n Uno de ellos es el de llevar el agua a trav s de el intercambiador de calor dentro de la unidad generadora de agua helada para que una vez que el fluid
39. ectado a tierra f sica Es necesario tener la precauci n de no conectar el conductor de tierra f sica a la tuber a de gas a la tuber a de agua de las instalaciones o ductos de tel fono ya que una inadecuada conexi n a tierra f sica puede originar un choque el ctrico Es de suma importancia que en el tablero de alimentaci n del equipo exista un solo breaker termomagn tico que proteja al equipo en caso de una descarga el ctrica una sobrecorriente etc Es necesario asegurar de la secuencia de las fases identificar L1 L2 y L3 y conectar a las terminales R S T en el tablero de control del equipo o de lo contrario el sistema no arrancar y el controlador no exceder Cada conductor el ctrico debe ser firmemente conectado sin tensi n en las terminales Ning n conductor debe estar en contacto con las tuber as de refrigerante y componentes m viles tales como compresor y moto ventiladores etc 35 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO El equipo posee un controlador microprocesador inteligente y un sensor de temperatura que controlan autom ticamente la operaci n en su condici n ptima Todos los ajustes de temperatura est n hechos por el fabricante El usuario final nicamente debe arrancar el equipo presionado el bot n ON OFF despu s de asegurar la funci n propia del equipo posteriormente cada operaci n del mismo puede ser autom ticamente alcanzada
40. egurar que todos los componentes cumplen con sus especificaciones Cada unidad es ajustada en f brica para suministrar el agua enfriada de acuerdo a las especificaciones del cliente IV 1 El siguiente procedimiento de arranque debe ser seguido en secuencia Si alg n problema se presenta al poner en operaci n el enfriador usualmente la falla se puede rastrear a trav s de uno de los dispositivos de control de seguridad IV 2 Secuencia de operaci n de la unidad generadora de agua helada IV 3 Para iniciar la operaci n de los circuitos es necesario lo siguiente 1 Energizar el control y esperar al menos 8 horas a que las resistencias del c rter del compresor calienten el aceite 2 Una vez caliente arrancar la bomba de recirculaci n de agua para tener flujo en las tuber as 46 sea EN ESIME ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MECANICA Y ELECTRICA w UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO e 3 Cerrar el interruptor de operaci n para la posici n FRIO o CALOR seg n el ciclo que se desee 4 Esto inicia la secuencia de fr o calor energizando la solenoide solo para fr o v lvula reversible 5 Despu s de un tiempo programado entra el compresor y por medio del sensor de temperatura este entrar y saldr de acuerdo al setpoint programado 6 Si durante la operaci n del compresor se abren los circuitos de alta baja presi n se apagar el compresor y marcar la falla correspondiente en la pantalla
41. eneral se recomienda que la unidad no se encuentre cerca de gases flamables Se recomienda que la unidad cuente con suficiente espacio a su alrededor para una adecuada succi n y descarga del aire y para facilitar el acceso para los servicios de mantenimiento Succi n de oa Succi n de ale Ta gt Descarga de aire FIGURA 10 ESQUEMA DE LA CORRECTA DISPOSICI N DE ESPACIO PARA LAS UNIDADES DE ENFRIAMIENTO 39 OI E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA gt K NS UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 9 111 5 Cimentaci n del rea de trabajo de la unidad generadora de agua helada La unidad generadora de agua helada debe instalarse verticalmente y a nivel Para instalaci n a nivel del suelo 1 Colocar previamente una base de concreto de una sola pieza con zapatas extendidas hasta tierra firme para evitar hundimientos 2 Usar tramos de madera de 0 05 X 0 15 m debidamente intemperizadas o vigas I de acero estructural III 2 Para instalaci n a nivel del techo Usar tramos de madera de 0 05 X 0 15 m 2 X 6 debidamente intemperizadas o vigas I de acero estructural III 3 Los tramos de madera o vigas I que se utilicen deben tener la longitud y las dimensiones necesarias para distribuir adecuadamente el peso de la unidad sobre la estructura del techo NOTA Los soportes de madera o vigas de acero estructural tienen como finalidad 40 O
42. ma presi n due el punto 2 pero con algo menos de temperatura 4 Condensador una mezcla de gas saturado y l quido a la presi n de condensaci n aqu la temperatura ya ha disminuido y corresponde seg n las tablas de vapor saturado A medida que la sustancia sale del serpent n o intercambiador cada vez hay m s l quido y menos gas es decir que se esta condensando el vapor que descarga el compresor y se obtiene l quido 5 Adu se ha condensado bien se tiene l guido saturado 6 Salida del deposito de l quido si lo hay En algunas instalaciones grandes se pone un dep sito de l quido capaz de guardar el 125 de todo el gas que cabe en la instalaci n para recuperarlo si se tiene una aver a y no perderlo y tambi n como acumulador que permite suministrar l quido a la v lvula de expansi n sean cuales sean las condiciones en las que trabaje la instalaci n El deposito de l quido estar casi lleno cuando la instalaci n este a baja carga y estar casi vac o cuando la instalaci n este a plena carga y las v lvulas de expansi n abran a tope para regar el evaporador Tiene una llave en su salida para poderla cerrar y recuperar el gas que queda encerrado entre esta v lvula y la v lvula de descarga del compresor que no deja pasar el fluido hacia atr s 57 HOI E IME de ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA A le UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 L quido a la presi n de condensaci n pero subenfriado
43. o se encuentre ah se le retire todo el calor Otro proceso es el de llevar el agua helada a una cisterna t rmica donde ser almacenada para su destino en el proceso Para los requerimientos del proceso son propuestas las bombas centrifugas debido a que sus caracter sticas mostradas de flujo y caudal son constantes Adem s de no ser necesaria una presi n espec fica ni muy elevada C mo elegir una unidad generadora de agua helada para un proceso industrial Elegir una unidad generadora de agua helada de tama o adecuado suma una ventaja para su utilizaci n El tama o ideal se basa en la cantidad de calor que genere su aplicaci n adem s de la energ a adicional para mantener la temperatura bajo cargas variables 15 gek l ESIME EM ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA gt L Va UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 9 El fabricante de la aplicaci n que se quiere refrigerar normalmente facilita informaci n sobre c mo disipar el calor incluyendo cu ntos BTU hr o watts hay que disminuir junto con el caudal y la temperatura deseada de entrada y de salida del equipo En caso de que no se facilite ninguna informaci n aqu se indica c mo calcular la carga t rmica de su sistema Ques Cp q AT o n 1 Ques Cp q Ti T2 2 AN LISIS DIMENSIONAL BTU hr BTU Ib F x gom x 60 min hr x 8 33 Ib gal x F e T Temperatura del refrigerante que sale del equipo en F e
44. or a remover cantidad de material tipo de material las caracter sticas o requerimientos del equipo as como los factores de seguridad necesarios para llevar acabo la implementaci n del sistema con un buen grado de funcionalidad En este proyecto se determinaron las caracter sticas cualitativas y cuantitativas de agua que entra a la unidad generadora de agua helada Se logro seleccionar una unidad generadora de agua helada el cambio de agua a temperatura ambiente a agua helada Se dispuso un sistema de bombeo para manejar agua helada desde la unidad generadora de agua helada hasta la cisterna t rmica y al proceso Y por ltimo se pudo seleccionar la tuber a para llevar el agua helada desde la cisterna t rmica hasta el proceso as como la tuber a de retorno desde el proceso hasta la cisterna general 59 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Las consideraciones mencionadas anteriormente permitieron que se llevara acabo una implementaci n te rica del sistema de enfriamiento de agua para un proceso industrial de pl stico lo que en un futuro tendr a como tendencia a llevarlo a la pr ctica pero siempre teniendo en cuenta que existe un margen de error a considerar entre las condiciones ideales y las reales del proyecto 60 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA AA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO REFERENCIAS CAPITULO IL 1 Ing Marchand Rub n
45. rovisto en la unidad para proteger a la unidad de alg n da o en la bomba de agua 31 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 7 Kit hidr ulico Adicionalmente el fabricante proporciona un kit hidr ulico El kit de accesorios hidr ulico consiste de un tanque de acero inoxidable de 40 litros de capacidad una c mara de expansi n de agua de una capacidad de 8 litros una v lvula de seguridad una v lvula de purga y una v lvula de purga de aire 400 Entrada de agua fr a R1 Salida de agua fria R2 Conexi n de venteo Hi Conexi n de drenaje de agua Dimensiones Pulgadas y miimatros FIGURA 5 DIMENSIONES Y CONEXIONES DEL KIT HIDR ULICO 32 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Kit hidr ulico Tuberias de agua FIGURA 7 ESQUEMA DE INTERCONEXI N DEL KIT HIDR ULICO 111 2 Alimentaci n el ctrica Las leyes y normas regulatorias concernientes a la energ a el ctrica var an en cada pa s y ciudad Antes de conectar la energ a es necesario asegurar que el voltaje suministrado esta acorde a la placa de datos que describen las caracter sticas el ctricas del equipo MODELO MBMAC120C VOLTAJE 208 230 3 F 60Hz WATTS TOTALES DE ENTRADA 13 270 AMPERAJE A PLENA CARGA 43 0 44 0 CALIBRE DEL AREA mm 8 CONDUCTOR ELECTRICO Q T Y 5
46. ticas 17 ZS ESCUELA SUPERIOR DE INGENIER A MEC NICA Y EL CTRICA Ae UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Para determinar la carga t rmica del proceso es necesario tener el calor absorbido durante el proceso Ques Cp gAT 1 Ques Cp q T1 T2 2 AN LISIS DIMENSIONAL BTU hr BTU Ib F x gom x 60 min hr x 8 33 Ib gal x F Ques 1 BTU Ib F x 30 gpm x 60 min hr x 8 33 lb gal x 54 F 44 F Ques 149 940 BTU Hr Ques 149 940 BTU Hr 12000 Ques 12 495 T R Para este proceso es necesario agregar un 10 de factor de seguridad de la carga t rmica al proceso Ques 12 495 T R X 10 QuBs 12 495 T R Ques 183 7445 T R 18 E IME ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO Y sea Considerando que Distrito Federal B S B S B H B H ALTITUD e eF e eF Mts M xico Tacubaya 32 90 17 63 2309 Se tiene que la temperatura ambiente del lugar donde operar la refrigeraci n se encuentra por encima de los 68 F tomando en cuenta la T B S del lugar agregar un 1 a las BTU hr calculadas por cada 0 9 F por encima de de los 68 F AT 90 F 68 F 22 F 229 F 0 9 F 24 44 de factor de funcionamiento a una T B S de 90 F Se tiene un incremento de la carga t rmica debido a las condiciones del lugar de trabajo de El 1 de Qags 13 7445 T R 1 0 137445
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