Planta de amoniaco PDF

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Descripción de una planta de amoniaco...

Description

1. Objetivo general. -

Conocer el funcionamiento de la planta de amoniaco.

2. Objetivos específicos. -

Ver el ciclo del amoniaco en la planta. Aprender el funcionamiento y donde se encuentran las partes más importantes que conforman la planta. Comprender el funcionamiento del panel de control de la planta de amoniaco.

3. Marco Teórico.

La refrigeración con amoniaco (NH3), además de ser un refrigerante natural, tiene con muy buenas propiedades térmicas y no sin inconvenientes, pero su uso va a ser mucho más habitual principalmente por la entrada en vigor de la normativa europea F-Gas 517/2014, el 1 de enero de 2015, la cual plantea la progresiva reducción de emisiones mediante el control de uso de los gases fluorados de efecto invernadero, los cuales antes del año 2030 deben ir sustituyéndose por otro tipo de gases de menor PCA (Potencial de Calentamiento Atmosférico, en inglés GWP) y de uso fiable y contrastado como es el caso del amoniaco o el dióxido de carbono. Funcionamiento de una planta de refrigeración con amoniaco básica común: sistema bombeado mono-etapa En el siguiente esquema se muestra una planta de amoníaco básica, la cual tiene los siguientes elementos:

1- Compresor. 2- Condensador 3- Recipiente. 4- Dispositivo de expansión 5- Separador de líquido. 6- Drenaje de aceite del separador. 7- Bomba de refrigerante. 8- Evaporadores. El compresor aspira el gas seco (resultante del evaporador y el flash gas) del separador a la temperatura de evaporación, lo comprime hasta la temperatura de condensación y lleva el gas de descarga recalentado hasta el condensador. El condensador licua el refrigerante a la vez que disipa el calor del gas refrigerante mediante el sistema de enfriamiento. Desde el condensador, el líquido refrigerante llega hasta el dispositivo de expansión a la presión de condensación, y próximo a la temperatura de esta. En el dispositivo de expansión, el amoníaco se expande hasta la temperatura de evaporación y, a continuación, pasa al separador. En el separador se separa el gas líquido del flash gas. El líquido refrigerante, a la temperatura y presión de evaporación, es aspirado por la bomba y enviado hasta el evaporador. La tasa de circulación es, generalmente, de 1:3; es decir, un tercio del flujo másico se evapora en el evaporador, absorbiendo la capacidad calorífica. En el evaporador se produce el intercambio de calor. Hasta el separador retorna una mezcla de gas y líquido; el líquido se separa del gas y el compresor puede aspirar el gas seco. De este modo se cierra el circuito. El aceite del compresor no suele ser soluble en amoníaco, por lo que permanece en el sistema y es recogido en el evaporador. Ello limita la capacidad y origina averías que se pueden evitar mediante un dispositivo de drenaje de aceite en el colector de aceite del separador. En plantas de refrigeración y congelación lo encontramos como amoniaco anhidro, es decir, no contiene prácticamente agua (99% puro). De esta forma y como refrigerante puede llegar a alcanzar temperaturas de hasta -70ºC. Ya comentábamos al principio la utilización de máquinas de amoniaco en la industria de la alimentación. Tradicionalmente este tipo de refrigeración se ha utilizado en sectores industriales en los que es necesaria la refrigeración a bajas temperaturas y refrigeración

continua. Esto derivó a su utilización en el enfriamiento de carne, pescados, verduras y lácteos. Hoy en día sigue siendo de lo más común que alguna planta o almacén utilice amoniaco en la refrigeración de los alimentos que consumimos. El uso del amoniaco como refrigerante tiene infinidad de ventajas, entre ellas encontramos: - No es contaminante, por tanto no destruye la capa de ozono ni tiene efecto invernadero. - Su rendimiento es un 3-10% más alto al de otros refrigerantes, por lo que su consumo energético es menor. - Su coste es considerablemente menor a otros refrigerantes y requiere menos cantidad para el mismo uso. Esto significa mejores precios competitivos en productos refrigerados o un interesante ahorro económico. - Su olor característico nos sirve de alarma si ocurriera un error en el sistema. Cuando se detecta una fuga mediante el olor no es dañino para la salud, en función del tiempo y la concentración de amoniaco. - Actualmente se utilizan válvulas de seguridad en tuberías y recipientes para evitar la sobrepresión y detectores de amoniaco que evitan cualquier incidente, lo que lo hace uno de los sistemas de refrigeración más seguros. 4. Funcionamiento.

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Compresor: Es un compresor mono-etápico, porque es de una sola etapa, alternativo porque va a succionar y va a descargar, semi-abierto, refrigerado por agua, lubricado por aceite y tiene un arranque de tipo estrella-delta. La tubería de succión es la de mayor diámetro y la de descarga es la de menor diámetro. En la tubería de descarga el refrigerante sale en estado gaseoso, siempre entrará y saldrá el refrigerante en estado gaseoso. El refrigerante sale a alta presión y temperatura, en la tubería de descarga el refrigerante no sale 100% en estado gaseoso, sino que sale con aceite porque son miscibles. No debe ingresar refrigerante en estado líquido, porque se daña el compresor. Si se quiere hacer un cambio de aceite del compresor cuando esté muy degradado, para sacar el aceite se cierran las 2 llaves, se abre una manguera y se pone un recipiente con agua para que cuando salga el aceite con amoniaco, este sea absorbido por el agua. Para cargar el aceite, se lo hace por medio de un perno. Ingresa por este perno aire y aceite, entonces luego de cargar el aceite se debe realizar una purga.

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Separador de aceite: Va a separar el aceite del refrigerante. El refrigerante entra en estado gaseoso, por lo que va a tender a subir, por el contrario el aceite se encuentra en estado líquido porque es un fluido no condensable, por lo tanto empezará a caer a la parte baja del separador por la acción de la gravedad y se empezará a acumular en la parte inferior. Se tiene en el interior un flotador, una varilla con una pelota.

Si el equipo necesita mantenimiento y se detiene, en la cañería a la salida del separador aún se tiene refrigerante y como el equipo estará detenido, por la baja temperatura el refrigerante se volverá en estado líquido y comenzará a caer hacia el separador y habrá en la parte inferior mezcla de aceite y refrigerante y al funcionar nuevamente, el nivel se encontrará a la mitad ya que se añadió el refrigerante y todo el aceite con el refrigerante volverá al compresor ahora en estado líquido. Al caer el refrigerante con el aceite en estado líquido en la parte baja del separador, ambos se encontrarán a temperatura ambiente y al prender el equipo, la válvula no se va a abrir al encontrarse en interior del cilindro a temperatura ambiente, entonces al volver a funcionar el equipo, ingresará al cilindro refrigerante en estado gaseoso con aceite y al separarse el aceite éste caerá a la parte inferior a una temperatura alta y empezará a calentar la mezcla del refrigerante y aceite líquido, haciendo que el amoniaco vuelva nuevamente al estado gaseoso, la temperatura subirá hasta unos 70 °C aproximadamente y así se separará del aceite el refrigerante.  Válvula selenoide: Sólo se abrirá cuando cumpla 2 condiciones: 1. Cuando el nivel de aceite del separador llegue a la mitad del flotador, va a enviar una señal para que la válvula se abra y todo el aceite acumulado en el separador retorne al compresor. 2. La parte interna del cilindro debe encontrarse a 70°C. 

Visor: Se tienen 3 visores: Visor 1: -Indica la calidad del aceite para ver si está sucio o degradado y hacer un cambio de aceite. -Indica el nivel de aceite, si hay mucha o poca cantidad de aceite. -Ver y verificar si está ingresando refrigerante en estado líquido al compresor, ya que se formará una especie de espuma indicando que el refrigerante es estado líquido está ingresando al primer pistón del compresor y va a bajar la temperatura del compresor ya que si no ocurriría esto el compresor estaría muy caliente, luego pasará por otra manguera y empezará a refrigerara el segundo pistón y finalmente saldrá por la otra manguera para volver nuevamente al tanque de agua. Visor 2: Indica la cantidad de refrigerante en el cilindro, la cantidad máxima debería ser de 80%. Visor 3: Indica la cantidad de refrigerante que está entrando a través de la tubería. El refrigerante continúa su recorrido por la tubería de salida de salida del separador hasta llegar al condensador.

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Condensador evaporativo: Se llama así porque tiene 4 tuberías. El refrigerante entra en estado gaseoso y sale en estado líquido. Consta de un recipiente de agua y una bomba de agua, entonces al prender el tablero de control la bomba de agua succionará todo el agua del recipiente de agua y llegará hasta las 4 tuberías, y el agua empezará a caer en forma de lluvia, enfriando así el refrigerante que pasará en su interior haciendo que éste cambia a estado líquido. El circuito del agua se divide en 2 partes, una parte que irá hacia las 4 tuberías y después caerá en forma de lluvia y la otra que pasará por una manguera que llevará el agua al compresor En la parte de atrás tiene un filtro de mallas. En el costado, tiene un tubo para conectar una manguera con agua y conectar ya que en el tanque se tiene un flotador y cuando el nivel de agua esté muy bajo la manguera empezará a llenar el tanque, hasta que llegue al nivel correcto cortando así el flujo de agua de la manguera. El refrigerante a la salida del condensador sale por una tubería en un 80% en estado líquido y 20% en estado gaseoso debido a que este es un ciclo real.

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Filtro de mallas: Sirve para capturar partículas sólidas como las escorias o soldaduras internas que serán desprendidas por la fuerza con la que actuará la bomba de agua.

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Extractor de agua: Se encuentra en el condensador y sirve para que cuando las gotas de agua caigan en las tuberías que contienen el refrigerante y están calientes, se formará vapor de agua y el vapor será extraído por el extractor y llevado nuevamente al tanque. El refrigerante llega hasta un recibidor de líquido.

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Recibidor de líquido: Se divide en 2 partes: La parte superior y la parte inferior que se encuentra a un costado de la planta. En la parte superior irá todo el refrigerante en estado gaseoso, el cilindro llega a soportar hasta una presión de 20 bares, si sobrepasa esa presión puede llegar a explotar, solo debe estar lleno hasta un 80% de su capacidad. Para que no explote se tiene una válvula de seguridad. En el recibidor también puede ingresar aire cuando haya fuga y se necesita extraer el aire del equipo realizando una purga. Se pone una manguera en un recipiente de agua ya que el amoniaco y el agua son absorbentes y miscibles y al conectarse la manguera y abrir la llave el aire comenzará a salir y empezará a burbujear el agua en el recipiente lo cual indica que hay presencia de aire, por lo tanto hay que seguir purgando hasta que deje de burbujear y el agua comenzará a moverse indicando que hay presencia de amoniaco y por lo tanto termina la purga.

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Válvula de seguridad: Tiene un tapón que se saldrá cuando la presión sea muy alta, para que el cilindro del recibidor de líquido no explote.

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Cuadro de inyección: Se encuentra en la parte inferior, se llama así porque inyectará refrigerante en estado líquido.

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Línea líquida: Se llama así porque en su interior el refrigerante se encuentra 100% en estado líquido.

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Válvula de expansión: O válvula flotadora porque en su interior tiene un flotador. En su interior el refrigerante debe encontrarse estar 50% líquido y 50% gaseoso. Al ingresar el refrigerante en estado líquido, llega a compensar para que llegue a la mitad, lo que está en estado gaseoso va a subir y llegará al acumulador en la succión. Alguna vez que se tapa la parte de la entrada del refrigerante en estado líquido, entonces por lo tanto el nivel de la válvula flotadora va a bajar y el diámetro se va a volver muy grande pero el refrigerante no va a pasar porque se encuentra tapada. Entonces se debe hacer un mantenimiento a la válvula flotadora, se cierran todas las llaves y se saca la válvula flotadora, pero esta parte del equipo no puede detenerse por lo que se usará una válvula manual, por lo tanto se debe cortar la energía eléctrica de la sección de la válvula flotadora, por lo que el refrigerante no va a poder pasar y va a seguir otro camino de tuberías llegando así a la válvula manual. Una vez que llega a la tubería con la válvula se debe verificar que llegue a la mitad con el tercer visor. Se tiene un tubo que sale y va directamente al compresor, por lo tanto esa parte del tubo es presostática. El refrigerante de la válvula de expansión sale estado líquido y llega al evaporador.

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Evaporador: Ingresa refrigerante en estado líquido, es la parte donde se empieza a congelar los bloques de hielo. Absorberá el calor de todos los bloques de hielo y sube el refrigerante hasta un separador de líquido o acumulador en la succión. En la parte interna hueca del equipo, se llena de salmuera (sal con agua) y estará debajo de los moldes con agua, que ayudará a bajar el punto de congelación, la ventaja de la salmuera es que su precio es económico y su desventaja es que es oxidante y oxidará toda la parte inferior donde se encuentra en el equipo. Una sustancia que es mejor como sustancia que la salmuera es el glicol, es agua con alcohol y baja mucho más la temperatura de congelación del agua, sus desventajas son su precio y que se evapora.

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Motor: Una vez que se prende, hace girar una paleta que va a mover toda el agua para que empiece a congelar los bloques de hielo.

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Acumulador en la succión: Si el refrigerante está en estado líquido por gravedad caerá hacia la parte de abajo y va a seguir absorbiendo calor, hasta que el amoniaco comience a evaporarse y llegue de nuevo al compresor.

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Filtro principal: Tiene una pequeña malla que sirve para captar impurezas.

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Filtro secundario: Se tiene una bomba de engranajes la cual se encarga de succionar todo el aceite cuando se abre la válvula selenoide. Dentro se encuentra un filtro que protege de partículas la bomba de engranajes.

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Tablero de control: En la parte superior se tiene un disyuntor magnético, el cual sirve para proteger de un corto circuito que podría también llegar a quemar todos los cables, también cuenta con un relé térmico. Se tiene un contactor principal, delta y estrella, el motor eléctrico se conecta al contactor estrella y delta para que no consuma toda la energía. Contactor #1 para ventilador conectado al extractor de agua. Contactor #2 para la bomba de agua. Contactor #3 para el agitador.

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Microprocesador: Se encuentra dentro del tablero de control, el cual marca la temperatura de la parte interna. Es de 24 voltios, al ingresar a un transformador ingresará 220 voltios de corriente y saldrá 24 voltios.

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Sensor de temperatura: Está cubierto con un acero para que la salmuera no lo oxide y no se dañe. Se encuentra en contacto con la salmuera.

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Relé térmico: Es un dispositivo de protección contra sobrecarga, cuando el motor se traba. Va a captar cuando el motor esté muy caliente y va a apagar toda la planta.

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Motor eléctrico: Primero el motor va a arrancar en estrella, el motor empezará a girar suavemente, luego con un temporizador después de segundos va a pasar a delta y empezará a girar rápidamente, evitando así que no consuma toda la corriente. Funciona gracias a una polea que gira, también tiene un rodamiento que puede llegar a frenar el motor, esto puede generar que se queme el motor al sobrecalentarse, para evitar eso se tiene el relé térmico.

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Curiosidades: El equipo siempre se encuentra en lugares alejados de la ciudad porque el amoniaco es tóxico y explosivo, además que es ruidoso y porque es de tipo industrial.

5. Partes de la planta.

7. Cuestionario 1. ¿Para qué es la salmuera? La salmuera nos sirve para bajar el punto de congelación del agua, permitiendo así que el amoniaco absorba el calor del agua haciendo que se formen los bloques de hielo. 2. Explique todo sobre el compresor. Es un compresor mono-etápico, porque es de una sola etapa, alternativo porque va a succionar y va a descargar, semi-abierto, refrigerado por agua, lubricado por aceite y tiene un arranque de tipo estrella-delta. En la tubería de descarga el refrigerante sale en estado gaseoso, siempre entrará y saldrá el refrigerante en estado gaseoso. El refrigerante sale a alta presión y temperatura, en la tubería de descarga el refrigerante no sale 100% en estado gaseoso, sino que sale con aceite porque son miscibles. No debe ingresar refrigerante en estado líquido, porque se daña el compresor. 3. Explique la válvula flotadora y el cuadro de inyección. -

La válvula flotadora: O válvula flotadora porque en su interior tiene un flotador. En su interior el refrigerante debe encontrarse estar 50% líquido y 50% gaseoso. Al ingresar el refrigerante en estado líquido, llega a compensar para que llegue a la mitad, lo que está en estado gaseoso va a subir y llegará al acumulador en la succión. Alguna vez que se tapa la parte de la entrada del refrigerante en estado líquido, entonces por lo tanto el nivel de la válvula flotadora va a bajar y el diámetro se va a volver muy grande pero el refrigerante no va a pasar porque se encuentra tapada. Entonces se debe hacer un mantenimiento a la válvula flotadora, se cierran todas las llaves y se saca la válvula flotadora, pero esta parte del equipo no puede detenerse por lo que se usará una válvula manual, por lo tanto se debe cortar la energía eléctrica de la sección de la válvula flotadora, por lo que el refrigerante no va a poder pasar y va a seguir otro camino de tuberías llegando así a la válvula manual. Una vez que llega a la tubería con la válvula se debe verificar que llegue a la mitad con el tercer visor. El refrigerante de la válvula de expansión sale estado líquido y llega al evaporador.

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Cuadro de inyección: Se encuentra en la parte inferior, se llama así porque inyectará refrigerante en estado líquido.

4. Explique el tablero eléctrico. En la parte superior se tiene un disyuntor magnético, el cual sirve para proteger de un corto circuito que podría también llegar a quemar todos los cables, también cuenta con un relé térmico. Se tiene un contactor principal, delta y estrella, el motor eléctrico se conecta al contactor estrella y delta para que no consuma toda la energía. Contactor #1 para ventilador conectado al extractor de agua. Contactor #2 para la bomba de agua. Contactor #3 para el agitador. También cuenta con un microprocesador, el cual marca la temperatura de la parte interna. Es de 24 voltios, al ingresar a un transformador ingresará 220 voltios de corriente y saldrá 24 voltios. Tiene un relé térmico, es un dispositivo de protección contra sobrecarga, cuando el motor se traba. Va a captar cuando el motor esté muy caliente y va a apagar toda la planta. 5. Explique el recibidor y sus conexiones. Se divide en 2 partes: La parte superior y la parte inferior que se encuentra a un costado de la planta. En la parte superior irá todo el refrigerante en estado gaseoso, el cilindro llega a soportar hasta una presión de 20 bares, si sobrepasa esa presión puede llegar a explotar, solo debe estar lleno hasta un 80% de su capacidad. Para que no explote se tiene una válvula de seguridad. En el recibidor también puede ingresar aire cuando haya fuga y se necesita extraer el aire del equipo realizando una purga. Se pone una manguera en un recipiente de agua ya que el amoniaco y el agua son absorbentes y miscibles y al conectarse la manguera y abrir la llave el aire comenzará a salir y empezará a burbujear el agua en el recipiente lo cual indica que hay presencia de...