Diseño para la tecnología DX: Cuatro pasos
Traducido por Victor roldan INFRICO
El movimiento hacia los sistemas de baja carga de refrigeración de amoníaco está creciendo en popularidad por varias razones, y una forma eficaz de reducir significativamente la carga de amoníaco es el diseño de evaporadores con tecnología DX [expansión directa].La reducción de la cantidad de amoníaco necesaria para refrigerar una instalación reduce los riesgos asociados a una fuga de amoníaco, tanto para las personas como para los productos. Una menor carga de amoníaco en el sistema también ofrece la posibilidad de reducir los requisitos normativos en las grandes instalaciones y abre el sector a posibles nuevas aplicaciones del amoníaco en sistemas comerciales más pequeños.
El uso de amoníaco DX puede reducir la carga del evaporador entre 30 y 50 veces en comparación con los diseños de bombeo o de alimentación inferior por inundación. En otras palabras, cuando el evaporador funciona con amoníaco DX, sólo contiene entre 1/30 y 1/50 veces la cantidad de amoníaco utilizada en los evaporadores bombeados de amoníaco tradicionales, lo que minimiza significativamente los riesgos de seguridad. Además de reducir la carga de amoníaco, la tecnología DX también reduce el consumo de energía en comparación con los sistemas de recirculación por bomba, al eliminar la necesidad de las bombas de sobrealimentación de líquido y al minimizar las pérdidas de presión en la línea de aspiración, resultado de operar las líneas de aspiración en seco en lugar de en húmedo. Por último, debido al menor tamaño de los recipientes y líneas y a la eliminación del conjunto de recirculación que se encuentra en un sistema de amoníaco bombeado, el coste inicial comparativo de un sistema de amoníaco DX es menor.
El menor riesgo asociado a las fugas de amoníaco, combinado con la excelente eficiencia energética, hace que el amoníaco DX sea atractivo para los sistemas comerciales más pequeños, como los centros de distribución de servicios alimentarios, que tradicionalmente han sido refrigerados por HFC. “La aplicación de expansión directa con amoníaco a bajas temperaturas es algo que no habíamos podido hacer hasta ahora. Según dijo Bruce Nelson, presidente del fabricante de sistemas DX Colmac Coil Manufacturing y autor del Manual de tuberías de amoníaco DX, esta tecnología permite aplicar el amoníaco DX a congeladores, a la congelación rápida y a otras aplicaciones de baja temperatura”.
La magnitud de la reducción de la carga de amoníaco que permite el amoníaco DX también reduce los requisitos normativos de la Agencia de Protección del Medio Ambiente, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional y el Departamento de Seguridad Nacional, y potencialmente reduce el riesgo y las primas de los seguros. Esto se debe a que la tecnología DX permite la construcción de una gran instalación de almacenamiento en frío, con hasta 1.500 toneladas de capacidad de refrigeración, utilizando una carga total de amoníaco in situ por debajo del umbral reglamentario de 10.000 libras.
“Una vez superadas las 10.000 libras, las tres agencias federales se interesan por lo que se hace”, dijo Nelson. “Con la nueva tecnología DX disponible ahora, se puede operar una gran instalación con sólo seis o siete libras de amoníaco por tonelada de refrigeración. Cuando se utilizan fluidos secundarios para enfriar las salas de mayor temperatura, se puede reducir la cantidad a menos de tres libras de amoníaco por tonelada de refrigeración”.
Antes de diseñar e instalar un sistema con tecnología DX, Nelson dijo que se deben seguir los siguientes cuatro pasos:
- El evaporador debe seleccionarse cuidadosamente para incluir el tipo adecuado de tubería que incluya una mejora interna diseñada específicamente para el amoníaco DX. La elevada relación entre el volumen específico de vapor y el de líquido del amoníaco a bajas temperaturas, combinada con su elevado calor latente de vaporización, provoca una inevitable separación de las fases de vapor y líquido en el interior de los tubos del evaporador. Esta separación de fases hace que el amoníaco líquido corra por el fondo de los tubos, dejando la parte superior de los mismos completamente “seca”. El resultado es un rendimiento extremadamente pobre del evaporador y una aspiración inferior a la esperada. La nueva tecnología DX resuelve este problema con una técnica de refuerzo que mitiga esa separación para mejorar el rendimiento incluso a bajas temperaturas.
- El sistema debe estar diseñado para capturar y eliminar el agua del amoníaco. Incluso pequeñas cantidades de agua en el amoníaco penalizarán significativamente el rendimiento del evaporador de amoníaco DX.
El agua debe eliminarse eficazmente durante el funcionamiento, especialmente en los sistemas de congelación que funcionan a presiones de aspiración inferiores a una atmósfera (en vacío). El efecto negativo de pequeñas cantidades de agua en el rendimiento del evaporador no se ha reconocido plenamente en el pasado, pero debe abordarse durante el diseño del sistema de amoniaco DX. Con el sistema de amoníaco DX de baja temperatura, se puede aplicar con éxito a temperaturas de aspiración inferiores a -50 grados F.
- Debe haber tuberías adecuadas para el manejo del condensado de desescarche. En un sistema de amoníaco bombeado, el condensado del desescarche se devuelve normalmente a uno de los recipientes de recirculación, donde simplemente se bombea de nuevo, o “recircula”, a los evaporadores. En un sistema DX, el condensado del desescarche no se recircula, por lo que debe tenerse muy en cuenta en el diseño del sistema. en el diseño del sistema. El mejor enfoque es siempre devolver el condensado de desescarche al acumulador de aspiración de alta presión o al intercooler, donde puede utilizarse para conseguir líquido de alta presión subenfriado y gas de descarga del booster en el intercooler.
- El control y la distribución adecuada del amoníaco expandido al serpentín del evaporador son fundamentales para un buen rendimiento. El uso de una válvula de expansión electrónica con su correspondiente controlador de recalentamiento es clave para un control estable del evaporador. También es importante contar con un distribuidor de refrigerante adecuado para garantizar el suministro uniforme del amoníaco expandido a todos los circuitos del evaporador, al tiempo que se permite el flujo sin restricciones del gas caliente durante el desescarche.
En resumen, la tecnología de amoníaco DX ofrece tres grandes ventajas. En primer lugar, el diseño es intrínsecamente más seguro gracias a la importante reducción de la carga de amoníaco. En segundo lugar, el amoníaco DX reduce el consumo de energía y los costes de funcionamiento, lo que lo hace atractivo no sólo para las instalaciones industriales, sino también para las aplicaciones comerciales que anteriormente estaban dominadas por los HFC.
Por último, el coste de la instalación de amoníaco DX es menor que el de los diseños tradicionales de amoníaco bombeado.
“En primer lugar, la tecnología de amoníaco DX reduce la cantidad de amoníaco necesaria para refrigerar una instalación, por lo que es una tecnología intrínsecamente más segura”, dijo Nelson. “También ofrece al usuario final las atractivas ventajas de un menor coste inicial y unos menores costes de funcionamiento”.
En otras palabras, cuando el evaporador DX, sólo contiene entre 1/30 y 1/50 veces la cantidad de amoníaco utilizada en los evaporadores de amoníaco de bomba tradicionales, lo que minimiza significativamente los riesgos de seguridad.
El efecto negativo de pequeñas cantidades de agua en el rendimiento del evaporador no se ha reconocido del todo en el pasado, pero debe abordarse durante el diseño del sistema de amoníaco DX.
