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Facultad de Ingenieria en Mecanica iencias
de
la
roduction
Seleccion de Equipos, Montaje y Puesta en Marcha de una
Planta de Refrigeracion de Dos Etapas
Previo a la obtencion el Titulo de
Presentada por
PEDRO GONZALO
MINO
R U I D ~ Z
C I E S ~ L
GUAYAQUIL ECUADOR
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Es mi deseo expresar mi
gratitud a cada una de las
personas que de diversas
maneras han colaborado para
que la
realization
de este
trabajo se materialice
especialmente al Ing. lgnacio
Wiesner. Director de Tesis.
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mi esposa hijos
y
con el
C I B E S ~ L mayor de 10s afectos a mis
padres.
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TRIBUN L DE GR DU CION
Ing. Eduardo Orces P.
DELEGADO POR EL
DECANO DE LA FlMCP
PRESIDENTE
Ag. Eduardo
DO
P.
lng.#acio wiesner F.
DIR TOR DE TESlS
O Y
VOCAL
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DECL R CION
EXPRESA
La responsabilidad del contenido de esta Tesis
de Grado me corresponde exclusivamente; el
patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA
SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
(Reglamento de Graduacion de la ESPOL)
PEDRO
G MINO R U I D ~ Z
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TRIBUN L DE
GR DU CION
Ing Eduardo Rivadeneira P Ing lgnacio Wiesner
F
DECANO DE L FlMCP
DIRECTOR DE TESlS
PRESIDENTE
Ing Eduardo Donoso P
Ing Federico Camacho B
VOCAL VOCAL
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R SUM N
CIB ESPOL
En el presente trabajo muestra 10s pasos que se siguieron para la seleccion,
montaje y puesta en marcha de nuevos equipos en la planta de refrigeracion
de una empresa dedicada a la produccion de cafe soluble, aumentando de
esta forma la capacidad instalada, como parte del proyecto de incremento de
la produccion de cafe liofilizado en un 100
Para lograr el incremento establecido previamente, se planteo la necesidad
de rehabilitar una linea de produccion que se encontraba fuera de servicio
por mas de 15 aiios.
En la primera parte se consider6 la capacidad instalada, la carga termica del
sistema y se seleccionaron 10s equipos requeridos para las nuevas
necesidades.
El montaje de 10s equipos y la puesta en marcha se realizo conforme al
cronograma ajustado a las circunstancias de parar la produccion de acuerdo
a 10s programas normales de mantenimiento, reiniciando el proceso
productivo con ambas lineas de liofilizacion.
Una vez realizado el arranque de la planta se realiza el analisis del
funcionamiento de la misma y se analiza el nuevo comportamiento del
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sistema de refrigeracion, comparando 10s parametros de operacion de la
planta Antes vs. Despues.
Despues de 10s cambios realizados se tienen las siguientes mejoras:
increment0 en el valor del coeficiente de performance del sistema, de 1.53
1.82, la
elevation
de la presion de evaporacion en 10s sistemas de
congelamiento
y
liofilizacion (2 Hg)
y
el descenso de la presion de
condensacion (20psig).
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INDICE GENER L
ESUMEN.. .. I1
NDICE GENERAL IV
BREVIATURAS.. .Vl
.............................................................................
IMBOLOGIA.. .Vll
NDICE DE FIGURAS ..Vll l
........................................................................
NDICE DE TABLAS IX
..........................................................................
NTRODUCCION :...I
CAPITULO 1
1
IDENTIFICAC~ON
DEL PROBLEMA
Y SELECCION
DE EQUIPOS
3
.....................................................
.I
Descripcion de la Planta 3
..................................
.2 Parametros iniciales de operation.. . I 4
....................................................
.3 Capacidad Instalada.. . I
7
........................
.4 Requerimientos de una linea de produccion 20
......................................................
.5 Selecc~on e Equipos 25
CAPITULO
2
.........................
MONTAJE MECANICO ..29
.1 Cronograma de Trabajo
.......
29
.2 Montaje de equipos.. . C I E ~ L . . ..31
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2.3
Trabajos de soldadura y aplicacion de normas . . .
. . .38
2.4 Ensayos no destructivos y pruebas de estanqueidad 42
2.5
Puesta
en marcha . . .
. 48
CAPITULO
3
3
EVALUACION
TECNICA
.
50
3.1
Parametros finales de operacion
50
3.2
Comparacion de parametros de operacion de la planta
antes y despues .
53
CAPITULO
4
4
CONCLUSIONES
Y
RECOMENDACIONES
I
: 57
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Lbs
Hr
mm
RPM
Kgs
COP
PLC
SME
STM
BREVI TUR S
Libras
Hora
Milimetros
Revolucionespsr rninutos
Kilogramos
~oeficiente e Performance
Programmable Logic Control
merican Society of Mechanical Engineers
merican Society of Testing and Measurement
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HG
Psig
Psia
C
tu
& 931;
HP
HP
v
Hz
cP
M
AT
Qs
TR
Porcentaje
Pulgada
Marca Registrada
Diametro
Mercurio
Libras por pulgadas cuadradas manometricas
Libras por pulgadas cuadradas manometricas
Grados Centigrados
Grados Fahrenheit
British Thermal Unit
Sumatoria
Caballos de Fuerza
Caballos de Fuerza al freno
Calor
Voltios
Hertz
Calor especifico
Masa
Variacion de temperatura
Calor de
sublimation
Calor latente
Toneladas de refrigeracion
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INDICE DE FIGUR AS
Figura 1 1
Figura 1 2
Figura 1 3
Figura 1 4
Figura 1 5
Figura 1 6
Figura 1 7
Figura 1 8
Figura 1 9
Figura 1 10
Figura 1 11
Figura 1 12
Figura 1. 3
Figura 1 14
Figura 1 15
Figura 2 1
Figura 2 2
Figura 2 3
Figura 2 4
Figura 2 5
Figura 2 6
Figura 2 7
Figura 2 8
Figura 2 9
Figura 2 10
Figura 2 1 1
Figura 3 1
Figura 3 2
Figura 3 3
Figura 3 4
Diagrama de la Planta de Refrigeracio
ompresor rotativo VRB 1 1
Trampas de succion........................
CIB ESPOL
Intercoolers .......................................................... 7
Compresor reciprocante VMC 448............................. 8
...........................
ondensador Evaporativo VGC 120 9
Recibidores de Refrigerante liquid0
.........................
10
Diagrama de presion Entalpia de la planta de
Refrigeracion
.......................................................
10
Diagrama de fases del agua
....................................
11
Funcionamiento del Liofilizador ............................... 2
Comportamiento de la carga y la capacidad ..............13
Diagrama de presion Entalpia lnicial de la planta de
.
........................................................
efrigeracron 14
Congelamiento de agua
..........................................22
Congelamiento del solido ....................................... 22
Compresor de tornillo ............................................27
Cronograma de trabajo
..........................................
30
Compresor de tornillo VSS 1051 32
Diagrama tipico de anclaje de compresores ...............33
Condensador Evaporativo VILTER VGC 360
............
37
Fundicion de losa para condensador evaporativo ........38
lnstalacion de tuberias...........................................40
alvulas a instalar 41
Preparacion de bisel para soldar tuberias a tope
.........
41
nfonne de inspeccion por radiografia 43
.......................
urgador de gases no condensables 46
...........................islamiento de tuberias y tanques
47
Diagrama de Presion Entalpia Final de la planta de
..
Refrigerac~on.....................................................51
iagrama final de la planta de Refrigeracion 52
Comportamiento carga vs Capacidad final planta
..................................................
e Refrigeracion 54
Comparacion del comportamiento de planta de
efrigeracion Antes vs Despues
55
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INDICE DE
TABLAS
Pag
Tabla 1
Tabla 2
Tabla 3
Tabla 4
Tabla
5
Tabla
Tabla 7
Tabla 8
Tabla
9
Tabla 1
Tabla 11
Tabla 12
Tabla 13
Tabla 14
arametros iniciales de operacion 15
ropiedades del Amoniaco 17
Capacidad de compresores Vilter primera etapa de
ompresion 18
Capacidad de compresores Vilter segunda etapa de
ompresion 18
apacidad de condensadores evaporativos vilter
19
apacidad de evaporadores 19
apacidad de maquinas de hielo
19
apacidad de Liofilizador Marca Atlas
20
escripcion de cargas
23
equerimiento de una linea de produccion
24
equerimientos de
2
lineas de produccion
25
arametros finales de operacion 50
omparacion de Capacidad 55
Comparacion de las caracteristicas de 10s
ompresores 56
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INTRODU ION
En el aiio 1997 en la planta industrial dedicada a la elaboracion de cafe
soluble donde me desempeiio como lngeniero de Refrigeracion la gerencia
plantea la necesidad de incrementar las ventas de product0 debido a la gran
demanda internacional para lograr este objetivo fue necesario la
rehabilitacion de una linea de produccion que se encontraba fuera de
funcionamiento por muchos aiios. Esta linea es de la misma capacidad de la
que a la fecha estaba en operacion.
Para producir cafe instantaneo liofilizado el extract0 de cafe es
primeramente congelado; luego el contenido de humedad es sublimado
aplicando temperatura moderada en un tunel con ambiente al vacio. Uno de
10s componentes principales en el proceso es la produccion de frio a muy
baja temperatura. La planta de refrigeracion proporciona la cantidad de frio
necesario para el proceso.
Como parte del equipo de trabajo me correspondio deterrninar si la
capacidad instalada en la planta de refrigeracion seria suficiente para
abastecer a la segunda linea de produccion lamentablemente esta no poseia
capacidad suficiente para las dos lineas de proceso Las unidades que se
encuentran operativas tienen aproximadamente
20
aiios de funcionamiento
y su eficiencia se ha visto reducida considerablemente a pesar de haber
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contado con planes de mantenimiento oportunos por tanto se toma la
decision de comprar equipos nuevos cuya capacidad sumada a la de 10s
equipos instalados suplan las necesidades de ambas lineas de produccion.
Los componentes originales de la planta de refrigeracion son de la marca
vilterB y han probado a traves del tiempo su calidad y buen desempefio por
CIB ESPO
lo que se decide mantener esta linea de equipos.
Una vez realizadas las negociaciones y puesta la orden de compra empieza
a correr el tiempo planificado en el cronograma haciendo coincidir 10s
tiempos de fabricacion importacion y montaje de 10s equipos con el tiempo
normal de produccion en tanto que el period0 de mantenimiento coincide
con la interconexion de la planta antigua con la moderna. Como parte de la
garantia el fabricante envia a un tecnico de servicio para realizar la
inspeccion de la instalacion calibracion de equipos y arranque inicial.
El arranque de la planta tuvo lugar desde el 20 al
4
de Julio de
1998
La
nueva planta de refrigeracion trabajo solo para una linea de produccion. La
segunda linea de liofilizacion inicio su produccion en el mes de Octubre de
1998 La planta de refrigeracion pudo abastecer sin problemas a las dos
lineas de produccion lograndose de esta forma el objetivo planteado por la
gerencia.
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IDENTIFICAC~ONDEL PROBLEMA
Y
SELECCION
DE EQUIPOS
1 I
Descripcion De La Planta
En la figura
1 1
se muestran 10s siguientes componentes de la planta:
1
Compresores de primera etapa
2
lntercoolers
3
Compresores de segunda etapa
4
Condensadores evaporativos
5
Recibidores de refrigerante liquid0
6
Maquinas de hielo
7
Evaporadores
8
Trampas de succion
9
Liofilizador
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Figura I iagrama de la Planta de Refrigeracion
En la primera etapa de compresion existen dos niveles diferentes de
evaporacion. Los compresores conocidos como Booster 1 y B1 y
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B2), son compresores rotativos de paletas que trabajan para la etapa
de congelamiento granulacion obteniendo una presion de succion de
20 Hg, con temperatura de evaporacion de -60°C.
igura 1 2
Compresor rotativo VRB-11
Q ~ P ~ L
Los compresores Booster 3 4 (B3 B4) trabajan para la etapa e
liofilizacibn logrando una presion de evaporacibn de 14 Hg, con
temperatura de evaporacibn de -50°C.
Para el congelamiento de product0 que se encuentra inicialmente
liquido a aproximadamente 16°C se utilizan dos maquinas de hielo
(MH1 MH2), las cuales son tambores inundados con amoniaco a
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60°C.
La temperatura de congelamiento del producto es de 45°C.
Luego el producto congelado ingresa a una camara frigorifica enfriada
por dos evaporadores El y E2) tipo inundado y mantienen la
temperatura de la camara a
-40°C.
Las trampas de succion son tanques acumuladores 10s cuales reciben
cualquier exceso o rebose de amoniaco liquido proveniente de las
maquinas de hielo o de 10s evaporadores y evitan que el refrigerante
liquido llegue directamente a 10s compresores.
igura 1 3 Trampas de Succion
La etapa en la que se somete el producto congelado a un proceso de
liofilizacion trabaja a una temperatura de evaporacion de
-40°C,
y
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utiliza un sistema de recirculacion de amoniaco a traves de
serpentines para captar el vapor de agua product0 de un proceso de
sublimacion.
Los cuatro compresores booster tienen un punto comun de descarga
de refrigerante a 5 psig. y temperatura de descarga alta. Este valor
de presion se lo conoce comlhmente como presion intermedia.
Este gas a presion intermedia debe ingresar a 10s compresores de la
segunda etapa, per0 tiene que ser enfriado y este trabajo se lleva a
cab0 en el enfriador intermedio intercooler).
Figura 4
Intercoolers
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El gas en condiciones de temperatura 0°C 15 psig es comprimido
por 10s compresores de segunda etapa llevado a las condiciones de
180 psig 120°C. En la segunda etapa de compresion se cuenta con
compresores de pistones 10s cuales prenden apagan segun lo
demande el sistema.
Figura 1.5 Compresor reciprocante VMC 448
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Figura
1 6 Condensador Evaporativo VGC 120
El amoniaco gas es convertido en refrigerante liquido en 10s
condensadores evaporativos y almacenado en 10s tanques
recibidores desde donde regresara al sistema para continuar el ciclo
de refrigeracion.
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igura1 7
Recibidores de refrigerante liquid
igura 1 8
Diagrama de Presion Entalpia de la Planta de
efrigeration
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Proceso de Liofilizacion
La liofilizacion es un metodo de
conservation
de 10s alimentos.
Durante este proceso se dan simultaneamente dos sub-procesos la
congelacion del alimento y la remocion del agua del mismo mediante
un proceso conocido como
sublimation
El alimento congelado es
enfriado hasta una temperatura cercana a -40°C luego de lo cual es
colocado en bandejas dentro de una camara de
refrigeration
al vacio
donde se aplicara calor de manera controlada.
Como resultado el agua del alimento es convertida directamente de
su estado solido a vapor de agua sin haber pasado previamente por el
estado liquido.
-
Congelamiento
icuefaccidn
Alre caliente
Llquido
Secado a l Vaclo
Punto Triple
Vapor
Temperatura OF
Figura 9
Diagrama de Fases del Agua
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n
la figura
1 9 se presenta el diagrama de fases del agua seiialando
10s diferentes procesos posibles.
En el interior de la camara al vacio se encentran intercambiadores de
calor por 10s que circula amoniaco liquid0 a -40°C. Estos serpentines,
conocidos como trampas de vapor , captan el vapor de agua
sublimado, ya que de lo contrario se perderia el nivel de vacio en el
tunel y el product0 se daiiaria. Esta es la carga real para el sistema
de refrigeracion.
F i u r a
I0
Funcionamiento del Liofilizador
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La figura
1 10
muestra el proceso en donde una trampa de vapor
derecha) se encuentra condensando vapor de agua, mientras la
trampa de la izquierda se encuentra en descongelamiento.
Este es un sistema de congelamiento y descongelamiento continuo, lo
cual permite la produccion ininterrumpida. Durante estos cambios de
trampa se produce una demanda pico para la planta de refrigeracion la
cual es esquematizada en la figura 1 1 1 Los compresores boosters no
tienen un control de capacidad fino, solamente velocidad baja y aka, y
son encendidos segun el criterio del operador de turno. La grafica
muestra que siempre se encuentran encendidos mas compresores de
10s necesarios, sin importar la demanda del sistema.
C P CID D
C RG
TIEMPO
igura
1 1 1 Comportamiento de la Carga y la Capacidad
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P R METROS INICI LES DE OPER CION
La figura
1 12
muestra el diagrama Presion vs. Entalpia. P-h) para un
momento de carga maxima. La
tabla 1
indica 10s valores de presion
absoluta, temperatura y entalpia para 10s diferentes puntos de
operacion del sistema de refrigeracion
y
es la base para poder realizar
el calculo del coeficiente de performance,
COP
que es el indicador del
rendimiento del sistema de refrigeracion,
y
se define como la relacion
entre la cantidad de calor removida y la energia utilizada para operar
el ciclo. Tambien se conoce como Efecto Refrigerante Trabajo del
Compresor.
15 psig
O°F a
I
PO
Figura
1 12 Diagrama de Presion Entalpia lnicial de la Planta de
Refrigeracion
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TABLA
P R METROS
INlClALES DE
OPER CION
CIB ESPOL
2 ~ f e c t oepigerante
COP =
Trabajo de Compresor
c o p .
~ l r c r l
Caracteristicas del amoniaco
Aunque el amoniaco es toxico inflamable
y
explosivo bajo ciertas
condiciones sus excelentes propiedades termicas lo hacen ser un
refrigerante ideal para fabricas de hielo para grandes almacenes de
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enfriamiento etc. donde se cuenta con 10s servicios de personal
experimentado
y
donde su naturaleza toxica es de poca consecuencia.
El amoniaco es el refrigerante que tiene mas alto efecto refrigerante
por unidad de peso. El punto de ebullicion del amoniaco bajo la
presion atmosferica estandar es de
28°F
En la presencia de la humedad el amoniaco se vuelve corrosivo para
10s materiales no ferrosos.
El amoniaco no es miscible con el aceite y por lo mismo no se diluye
con el aceite del carter del cigueiial del compresor. Debera usarse un
separador de aceite en el tub0 de descarga de 10s sistemas de
amoniaco.
El amoniaco es facil de conseguir
y
es el mas barato de 10s
refrigerantes.
Su estabilidad quimica afinidad por el agua no-miscibilidad con el
aceite hacen a1 amoniaco un refrigerante ideal pare ser usado en
sistemas muy grandes.
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TABLA 2
PROPIEDADES DEL
AMON~ACO
Formula quimica
Denominacion
lnternacional
ldentificacion del
cilindro
Peso molecular
Punto de
Punto de
solidification
Temperatura
critica
Combustibilidad
Peligro de
explosion
Aspecto visual
Olor
Toxicidad
Negro, con una franja color rojo en el centro
En caso que se acerque llama a1 lugar donde hay
filtration.
Explota siempre que el amoniaco alcanza, en
presencia del aire, una cantidad critica de alrededor
de 13 al 16 y hay chispas o llamas presentes
lncoloro
Fuertemente irritante
Muy peligroso
3 CAPACIDAD INSTALADA
La capacidad de 10s equipos instalados en la planta de refrigeracibn se
da en Toneladas de Refrigeration
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TABLA
3
CAPACIDAD DE COM PRESOR ES VILTER PRIMERA ETAPA DE
Capacidad Motor Velocidad
Denorninacibn Tipo Modelo TR 1 HP 1
RPM
Rotativo VRB
1
1
1
2 4 40 394
B
1
B 2
8 4 I ~ o t a t i v o I R B 11 3 5 / 5 3 / 5 0 1 7 5 1 5 6 4 1 8 45
*-60°F Temperatura de evaporacion
y
157 psig de descarga
-50°F Temperatura de evaporacion
y
157 psig de descarga
Rotativo
Rotativo
TABLA
4
CAPACIDAD D E COMPRESO RES VILTER SEGUNDA ETAPA DE
VRB
1 1
VRB 1 1
Capacidad Motor
Dsnorninacibn Tip0
1
Modelo TR
HP
22 4
24 136
Reciprocante
VM C 448 52 .4
boo
R
1
50 I 7 5
50 175
Velocidad
RPM
550 1865
570 1855
Reciprocante
R 3
R 4
*15,7 psig de succi6n
y
185 psig de descarga
VMC 448
Reciprocante
Reciprocante
52.4
V M C 4 4 8
VMC 448
100
52.4
52.4
100
100
-
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TABLA
CAPACIDAD DE CONDENSADORES EVAPORATIVOS VILTER
otor
P
TABLA 6
C E 1
C E 2
C E 3
CAPACIDAD DE EVAPORADORES
Capacidad
T
enominacidn
Estado
omba de
Agua
odelo
*
96,3 F Temp Condensacion 20°F Temp Evaporacion 78°F Temp Bulbo Hljmedo
VGC 120
VGC 120
VGC 360
,,entilador
Denominacidn
Velocidad del ventilador 1800 RPM
85
*
85 *
256 *
E 1
E 2
TABLA
7
CAPACIDAD DE MAQUINAS DE HlELO
Marca
2 (1)
2 (1)
2 (2)
Vilter
Vilter
Modelo
Denominacidn
15 (2)
15 (2)
20 4)
HG-4725-5360 FLA
HG-4725-5360 FLA
M H 1
Temperatura NH3 -40°F
Operativo
Operativo
Operativo
u p uu u
T
Capacidad
Ibs hr
M H 2
18,93
18,93
453 580
Ventilador
HP
Tiempo de
Congelamiento minutos
453 580
Estado
112 (3)
112 (3)
Estado
1 - 2
Operativo
Operativo
Operativo
1 - 2 Operativo
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TABLA
8
CAPACIDAD DE LlOFlLlZADOR MARCA ATLAS
Capacidad
I
Liquidos con
40
materia seca
Ibs hr
1.4
Requerimientos de una Linea de Produccion
Solidos con
15
materia seca
Ibs hr
Para poder determinar si la capacidad instalada en la planta de
refrigeracion es suficiente para poder dar arranque a una segunda
linea de liofilizacion se debe calcular lo siguiente:
Denominacion
LlOF
LlOF2
r
Carga de congelamiento de product0 de linea
1.
r
Carga en la &ara frigorifica 1.
CIB ESPOL
Modelo
300
300
Carga en el liofilizador
1.
Entrada
758
758
Calculo de Carga de congelamiento de producto.
Salida
308 56
308 56
Entrada
592 33
592 33
La cantidad maxima de congelamiento de producto se deterrnina a
partir de la capacidad maxima del liofilizador: 7 8 Ibslhr de producto
con
40
de solidos solubles.
Salida
8934
89 54
Estado
Operativo
No operativo
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Masa de Producto a congelar
758,OO Iblhr
Contenido de agua
60 454,80
Iblhr
Contenido de solido 40 303,20 Iblhr
Temperatura inicial 60°F
Temperatura final -60°F
Para el congelamiento del agua se deben considerar tres etapas:
1 -2 Enfriamiento desde 60°F a 32°F
2 -3 Cambio de fase a 32°F
3 -4 Subenfriamiento desde 32°F a -60°F
CT E~POL
Carga de enfriamiento Q12= mx cp x AT
Carga de congelamiento Q23= mx L
Carga de subenfriamiento
mx cp x AT 4
Q12= 12.721,67 Btulhr
Q23= 65.491,20 Btulhr
Q34= 19.456,34 Btulhr
Q
total agua= 97.669,21 Btulhr
Para el congelarniento del solido se considera enfriarniento desde 60'F a -60'F de una sustancia con
calor especifico 0,4 BTU19'F por debajo de 32'F.
QSOMO 14.553,60 Btulhr
Energia necesaria para congelar la mezcla
Qto ta~ gua Qso~ido
112.222 81 tulhr
Qtota~=
9 35
TR
-
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ENFRIAMIENTO
1
CONGELAMIENTO
SUB ENFRIAMIENTO
4
Figura
1.13
CONGEL MIENTO DE GU
Figura 1 l4. CONGEL MIENTO DEL SOLI O SOLUBLE
-
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Calculo de Carga de la carnara frigorifica
Condiciones externas de diseiio
Altitud
0
pies
Temperatura exterior de bulbo seco
61
Temperatura exterior de bulbo hljmedo
57°F
Temperatura de bulbo seco de aire infiltrado 61
Temperatura de bulbo hllmedo de aire infiltrado 57°F
Condiciones internas de diseiio
Temperatura interior de bulbo seco
40°F
Humedad relativa del cuarto
30
TABLA 9
CIB ESPOL
DESCRIPCION DE CARGAS
Horas de
Trabajo Btulhora
Capacidad requerida
p r
hora
225.170 2 Btulhr
18.8 TR
-
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Calculo de Carga en el liofilizador
Carga de
sublimation Q
mx
El
liofilizador tiene una capacidad para sublimar 449 libras de agua por
hora.
TABLA
1
REQUERIMIENTOS DE UNA
L~NEA
E PRODUCCION
lnstalada
Capacidad en Toneladas de Refrigeracion
Ver Apendice H High Stage
ultipliefs
for two stage systems
I ra eta comp.
-60°F
1 a eta comp.
-50°F
2da eta comp.
Condensacion
Necesaria Diferencia
46
77
209.6
282
30,97
74,24
164,13
164,13
15,03
2,76
43,87
117,87
-
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TABLA
REQUERIMIENTOS DE DOS L ~N E A S E PRODUCCION
llnstalada Necesaria
l r a eta comp. -60 °F 1 46 1 61 94
l r a eta comp. -50°F
77
148.48
2da eta comp.' 209.6
1
328,26
Diferencia
Ver pendice High Stage Multipliers for
two
stage systems
De esta tabla se deduce que es necesaria la instalacion de equipos en
las diferentes etapas del sistema de refrigeration, cuya seleccion se
determinara a continuacion.
1 5 Seleccion de equipos
Para la seleccion de equipos se tomaran 10s siguientes lineamientos:
Se seleccionaran equipos marca Vilter.
Debido a que la eficiencia de 10s compresores rotativos h
disminuido por desgaste y fugas intemas, se tomara en cuenta
solamente su capacidad a baja velocidad y daran servicio para
10s t h e l e s de liofilizacion.
En la segunda etapa, se seleccionara un compresor que tenga la
mism a capacidad que 10s 4 compresores reciprocantes.
-
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d)
Debido a que la eficiencia de 10s condensadores evaporativos ha
disminuido por problemas de incrustacion corrosion, no se
toma en cuenta su capacidad nominal al 100%.
Del
Apendice
H Booster Compressor ratings
se selecciona para
cada linea de congelamiento de product0 cuarto de frio un
compresor de tornillo modelo VSS-751, 43.3 TR 71.5 BHP,
trabajando a 4 0 °F temperatura de evaporacion, 18.7 Hg presion de
evaporacion y 0°F temperatura de descarga, 15.6 psig presion de
descarga.
Se selecciona para la linea de liofilizacion un compresor de tornillo
modelo VSS-1051, 85.2 TR y 102.8 BHP, trabajando a -50°F
temperatura de evaporacion, 14.4 Hg presion de evaporacion y 0°F
temperatura de descarga, 15.6 psig presion de descarga.
Para seleccionar un compresor de segunda etapa se debe considerar
la capacidad maxima de puede manejar cada compresor de primera
etapa.
VSS
751
43 3
T
VSS
751
43 3
T
VSS
1051 85.2 T
-
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Multiplicador de 2da etapa 1.56
Carga para Compresores de
2da etapa 388.12 TR
l nstalada 208 OO TR
Faltante 180 12 TR
Se selecciona para la segunda etapa de compresion un compresor de
tornillo modelo VSS-901 210.9 TR 319.8
BHP
trabajando a 0°F
temperatura de evaporacion 15.6 psig presion de evaporacion 95°F
temperatura de condensacion 180.6 psig presion de descarga.
Ver
anexo.
.
igura .I Compresor de Tornillo
-
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Carga para condensadores: 388 12 TR
Capacidad Disponible: 282 00 TR
Fattante 106 12TR
Se selecciona Condensador Evaporativo VG C 36 0 con capacidad para
169 2 TR a las siguientes condiciones:
Temperatura bulbo humedo
82
OF
Tem peratura bulbo seco 95 OF
Factor de Capacidad 0 s
Factor de Correccion 0 3 4
Ver pendice G Condensadores Evaporativos
CIB ESPOL
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2 1
ronograma
de
trabajo
El cronograma de trabajo se inicia en el mes de Septiembre de 1997
con el estudio de factibilidad del proyecto existiendo tareas como las
de fabricacion de equipos cuyo desarrollo coincidira con el avance de
la obra civil montaje de tuberias y otras tareas que no interfieren con
el funcionamiento de la planta.
La parada por el mantenimiento general de la fabrica se hace coincidir
con la llegada y puesta en sitio de 10s equipos para poder realizar un
alto total en la planta de refrigeracibn teniendo inclusive que retirar el
refrigerante del sistema.
Para esta labor se tuvieron que realizar 10s tramites correspondientes
ante el
CONSEP
ya que el uso del amoniaco es una sustancia
controlada por esta institucion.
-
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El cronograma finaliza con la puesta en marcha de 10s equipos para la
produccion primer0 con una linea de liofilizacion mas adelante con
dos lineas de liofilizacion
onnr
131Nnr
OAYW
igura 2 1 Cronograma de Trabajo
-
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2 2 Montaje de quipos
Los equipos a instalar son:
2 Compresores de Tornillo VSS 751
1 Compresor de Tornillo VSS 901
1 Compresor de Tornillo VSS 1051
1 Condensador Evaporativo VGC 360
Los compresores a instalar son:
Compresor del tipo tornillo VilterO modelo VSS-751-WR-A-B-NEC-
LI 43.3 TR de capacidad operando a 4 0 °F succion 15.7 psig
descarga utilizando 71.5 BHP con motor de 75 HP.
Compresor del tipo tornillo VilterB modelo VSS-1051-WR-A-B-NEC-
LI 85.2 TR de capacidad operando a -50°F succion 15.7 psig
descarga utilizando 102.8 BHP con motor de 125 HP.
Compresor del tip0 tornillo VilterB modelo VSS-901 -WR-A-B-NEC-
LI 210.9 TR de capacidad operando a 0°F succion 180.6 psig
descarga utilizando 345 BHP con motor de 350 HP.
-
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Figura 2 2
Compresor de Tornillo VSS 1 51
Los compresores de tornillo VSS son basicamente maquinas libres de
vibracion Por consiguiente ninguna base especial es necesaria
El suelo o fundacion en que la unidad se pondra debe ser diseiiado para
soportar el peso de funcionamiento entero de la unidad
La figura
2 3
muestra las recomendaciones del fabricante para la
preparacion de la base
-
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IVILT R MANUFACTURING CURP.
DR. B Y WR
DATE,
CHKD y l 2 1 0 i 9 5
GROUTING BOLT DOWN RECOMMENTAVONS
STRUCTURAL
S E E
BASE
NOWSHRINKGROW
CONCR€E PAD
FOR EASE OF PNCHOR INSTAUATION AND
STRENGTH, EWXl BONDM MPPNSI ON
BOLTS
M
ECOW ENDED . THE ANCHOR
DET AL DRAWNG SHOWS RECOMMENDED
INSTAUATION FOR MPP NSIL E E W X I
GRW TING AND BASE LE EUNG. PFTER
L M U N G OF M E
4SE HAS
B E N
PREO RMED,AL LANCH OR BOLT NUTS
MUST
BE
FIRMLY TIGH TWE D TO PREVENT
MO Mh EN l DUE TO G R O N EXPANSION.
BOLT
PROJECTION
igura 2.3 Diagrama tipico de anclaje de compresores.
Estos tres modelos tienen las siguientes caracteristicas:
-
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Valvula deslizante de reduccion de capacidad infinita desde
10 a 100 accionadas por servo motor.
Valvula deslizante de reduccion de volumen.
Bomba de recirculacion del aceite de Iubricacion remota.
Valvula reguladora de presion de aceite de Iubricacion.
Acople motor-compresor con su protector.
Valvula de retencion a ser instalada en la descarga despues
del separador de aceite.
Filtro tipo de malla en la succion.
Separador de aceite de mliltiples etapas incluye: dos visores
de nivel, valvula de drenaje de seguridad dual y calefactor.
Enfriamiento del aceite por medio de inyeccion de refrigerante
liquido.
Filtro de aceite intercambiable de aka capacidad micronica.
Panel de control con microprocesador incorporado para operar
a 115V. lncluye lo siguiente:
Lectura continua de presiones, temperaturas, valores de
retardo, limites de control y seguridad, tiempo de operacion,
amperaje de consumo en el motor, porcentaje de capacidad y
-
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r
Controles de seguridad, alarrna e interrupcion de operacion
incluyendo: alta presion de descarga, baja presion de succion,
baja temperatura de succion, baja presion de lubricacion, alta y
baja temperatura de aceite, alto diferencial de presion a traves
del filtro de aceite y alto consumo de amperios a traves del
motor.
Controles de operacion incluyendo: Control de maximo
consumo de amperios en el motor, control manual o
automatico de reduccion de capacidad, control manual o
automatico de volumen, limite de arranques del motor por hora,
control de reduccion de capacidad, contactos de arranque y
parada.
Panel con todos 10s transductores necesarios.
Arrancador de estado solido Soft Start), para operar a
460V/3PH/60Hz1control 1 OV, incluye circuit breaker.
Procedimiento de alineacion del acople Motor Compresor
El equipo a utilizar es el sistema OPTALIGN de alineacion Laser.
Examen del motor y compresor, revision de manuales para
determinar tolerancia de alineamiento.
Instalacion del medidor laser.
-
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Medicion inicial, determinacion de la posicion del motor
electrico respecto al compresor.
Realizar correccion de patas cojas.
Movimiento(s) del motor electrico hasta alcanzar el valor de
tolerancia establecido.
Ajuste de 10s pernos de sujecion.
Medicion final de alineamiento. La tolerancia debe estar dentro
de O.OO4 (4/lOOO ) o 0.010cm (1011 000cm) al verificar la
alineacion en caliente.
Despues de que la rotacion del motor se ha verificado (en el
sentido de las agujas del reloj al mirar el eje del motor) se
puede instalar- el espaciador en la seccion interrnedia del
matrimonio.
ondensador Evaporativo
CIB ESPOL
Las caracteristicas del condensador evaporativo VilterB son: modelo
VGC 360, 219.9
TR
operando a una temperatura de 0°F de succion,
96.3 F temperatura de condensacion y 80°F temperatura de bulbo
humedo. lncluye valvulas de servicio en la entrada y la salida de
refrigerante.
-
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El condensador evaporativo se ubicara en un edificio aledaiio al
edificio original a la misma altura que 10s condensadores existentes
asegurando la circulacion de aire. Se instalan trampas de liquid0 a
la salida de 10s serpentines.
Tambien se instala una linea de ecualizacion para mantener una
presion estable en el recibidor para asegurar el drenaje libre desde
10s condensadores.
Figura 2 4 Condensador Evaporativo VILTER VGC 360
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Figura 2 5 Fundicion de losa para Condensador Evaporativo
2 3
Trabajos de soldadura
y
aplicacion de normas
Los trabajos de soldadura que se realizan son 10s siguientes:
Nueva linea principal de succion 08 . Primera etapa
Succion de compresores VSS de Primera etapa
CIB ESPOL
Nueva linea principal de descarga 08 . Primera etapa
Descarga de compresores VSS de Primera etapa
Tuberia de succion de compresores de segunda etapa 08
Tuberia de succion de compresores reciprocantes 05
Tuberia de succion de compresor de tornitlo VSS-901
Tuberia de descarga de boosters VSS
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Tuberia de inyeccion de liquido 02 (L-45m)
Tuberias de liquido
y
gas de Condensador Evaporati
Linea de
Equalization
0 1
/2
Materiales de Tuberias ccesorios
La tuberia de amoniaco debe estar conforme a ANSIIASME, B31.5
Codigo para tuberia bajo presion, y ANSIIIIAR 2-1992, Equipment
Design and Installation of Ammonia Mechanical Refrigeration Systems
que declara:
1. Lineas de liquido de O I X t y menores deben ser de tub0 de acero
al carbono de c6dula 80.
2. Lineas de liquido desde 02 hasta 06 deben ser de tub0 de acero
a1 carbono de cedula 40.
3. Lineas de vapor de 06 y menores deben ser de tub0 de acero a1
carbono de cedula 40.
4. Lineas de vapor desde 08 hasta 012 deben ser de tub0 de acero
a1 carbono de c6dula 20.
5. La tuberia de acero al carbono debe ser ASTM A-53, tipo E
(soldado con resistencia electrica) o tipo S (sin costura), grado A
o B; o A-106 (sin costura), grado A o B.
6
A-53
grade
F no se permite para tuberia de amoniaco.
-
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Figura 2.6 Instalacion de Tuberias
En la
instalacion se utilizaran tuberias de acero sin costura ASTM
A53-GR B para la conduccion de fluidos.
La preparacion mas usual en la soldadura de tuberia es la de bordes
en V. La figura 2.6 muestra la preparacion con bordes en V en
funcion del espesor de pared del tubo.
Normalmente con independencia del diametro se consideran
paredes finas las de espesor comprendido entre 3 8 mm; paredes
gruesas las de mas de 8 mm de espesor.
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Figura 2 7
Valvulas a instalar
TUBO DE PARED FlN
TUBO D E PARED GRUESA
Figura
2 8
Preparacion de bisel para soldar tuberias a tope
-
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Especificaciones de Soldadura
Para sistemas de refrigeracion a baja temperatura se utiliza soldadura
E6010 o E6011 para el pase de raiz Ei Ol8, E8Ol8 o E8018-G para
los pases de relleno.
Los palillos de soldadura deben mantenerse en un ambiente libre de
humedad, debido a que esta puede hacer aumentar el peligro de
porosidad en el cordon de soldadura.
Las uniones, codos tees para tuberia roscada son para un minimo
presion de disetio de 3000 psi construidos de acero forjado.
Los
accesorios para la tuberia soldada deben ser del mismo tip0 de
tuberia usado; es decir, accesorios de cedula 40 para tuberia de
cedula 40 accesorios de cedula 80 para tuberia de cedula 80.
2 4 Ensayo No Destructive y Pruebas de estanqueidad
La compatiia SENDRE realiza la inspeccion de 10s puntos de
soldadura.
A continuacion se indica la inforrnacion general del procedimiento de
inspeccion:
Fuente de radiacion: lridio 192
Tecnica: Doble ParedISimple lmagen
Doble ParedlDoble lmagen
Exposicion: Varias
Penetrametro: ASTM 1
A
CIB =POL
-
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Distancia fuente-pelicula: Varias
Pantallas de plomo: 0.127 mml0.127 mm
Pelicula: AGFAD7
Densidad observada: 2.0-3.0
Revelado: Manual
Norma aplicada: ASME SEC.V,ART.2
y
ANSI 831.3
SERWQOS
WWYOS
O DESIRUCTPOSY
~ E N c A a O m .
SENDRE CFa Ltda.
PADRESOUYO
I ~ I I Y G A R O ~ W O ~ . ~ ~ . P S O O F X -
TEIA : 691175 280231 H
AX 9
I PARA AMONIACO.
N F O R M E P R O C E D l M l E N T O N' F E C H A I
N
D E PAGS.
SENDRL . No071198 X 01/98 Ab ril 20/98 04
I N F OR M E
DE
INSPECCION POR
RADIOGRAFIA
NFO RM ACI O N G E NE RAL :
1
Fucnte de radiacion: Ir id io I92 . k n i w : D o bl e P a d S i m p l e lm ag cn
Doble Pared4h blo lmagcn
Exposic ion: Varias Pm ePkn dm: AS TM A
Distancia fuente-pclicula: Variac
Panta llas de p lomo: 0.127 m d . 27 mm
I clicula: AG FA D 7 Densidad
obscrvatta 2.0
3.0
Rcvelado: Manual
Norma
aplicada: AS M E SEC. V, AR T. 2 y A N S I B3 1.3
ELEMENTOS INSPECCIONADOS
S O L D A D U I M S
N
TUBER^
D E
2.3.6
v
8
PLG. DE
DIMTRO
1 Material: Acem Espsor: 6.0 8.0
mm
Sobremonk -
oldadurns iwpeccionadas her on numeradas y marcadasen la tuberia
Nr imer o
de soldaduraa y placa~
adiogr;l f~a
or soldadura:
Tuberla de 2 plg.: u s soldadura (SIO).2 placao: PA
y
PB
Tuberia
de
3 plg.: dos coldsdutss (S6. S8). 2 placas:
PA
y
PB
Tuberia de 6 pig.: dos soldaduras (S7. S9).3 placar: 0
18
cm). (18 36 cm), (36 0cm
Tuberia de 8 plg.: una soldadura(SS), placas: (0 24 cm), (24 48 cm), (48 0 cm)
TOTAL PLA CAS IWDIOCRAFICAS:
5
e ndjuntn hojns de r aultn dos.
Figura 2 9 lnforrne de Inspeccion por Radiografia
-
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Cf IESPOL
ruebas de estanqueidad
Uno de 10s pasos mas importantes al poner un sisterna de
refrigeracion en funcionamiento es la prueba de fugas. Esto debe
hacerse para asegurar un sisterna hermetic0 que operara sin
cualquier perdida apreciable de refrigerante.
En la prueba de presion se utilizo nitrogeno seco para elevar la
presion. En el lado de baja presion se probo inicialmente con 50 psig
para detectar si existen fugas grandes en bridas accesorios se
pas6 agua jabonosa obsetvando si se forrnaban burbujas en 10s
puntos probados. Ademas se probaron 10s cordones de soldadura.
Al reparar fugas pequeiias se procedio a elevar la presion del sistema
hasta 100 psig esta condicion se mantuvo por 24 horas. Una caida
de presion permisible es de 5 psig cada 24 horas. Al termino de este
plazo no se obsetvo caida de presion en el sistema. A continuacion
se procedio a probdr el sistema de alta presion siguiendo 10s mismos
pasos que en la prueba del sistema de baja presion con la diferencia
que se incrementara la presion hash 200 psig.
Una vez superada la prueba el nitrogeno fue drenado a un tanque con
agua ya que el gas se habia contaminado con rastros de amoniaco
-
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remanentes en el sistema. Para estas pruebas se utilizaron termos
de nitrogen0 de 120 Kgs. cada uno.
Como complemento de la prueba se cargo una pequeiia cantidad de
amoniaco y se elevo la presion hasta 100 psig y se realizo la prueba
con palillos de azufre. Cuando existen trazas de amoniaco este
reacciona con el azufre produciendo hum0 y de esta forma se
localizan 10s puntos de fuga. Esta ultima prueba result6 exitosa,
pudiendose asegurar que el sistema estaba hermetic0 y seguro.
vacuacion de gases no condensables
Despues de las priebas de fugas es necesario la evacuacion de 10s
gases no condensables, el aire y 10s gases no-condensables tenderan
a alojarse en el condensador, disminuyendo de esta forma el espacio
para el liquid0 condensado y causando que las presiones de
descarga se eleven.
Para lograr la evacuacion de 10s gases no condensables se conecto
una bomba de vacio de gran capacidad para lograr un vacio de
28 Hg. Este proceso duro aproximadamente
16
horas. Para realizar
un buen vacio se deben mantener cerradas las valvulas que conectan
a1 ambiente abrir todas las valvulas de equipos. Los gases que no
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lograron ser evacuados por la bomba de vacio seran retirados del
sistema por el purgador de gases no condensables
Model
AP08
Figura 2 1 0
Purgador de Gases no Condensables
CIB ESPOL
Aislamiento de tuberias.
El aislamiento de las tuberias de
010 ,
08 , 06 05 se lo realizara
con poliuretano en 4 de espesor forrado con planchas de alumino
de 0 7mm de espesor Las tuberias de 02 , 0% y 0% se aislaran
-
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con
poliuretano con espesor de 3 y forradas con planchas de
aluminio de 0.5mm de espesor.
Las tuberias a aislar son las siguienes:
Nueva linea principal de succion 08 . Primera etapa (T= -45°C)
Tuberia de succion de compresores VSS de Primera etapa (T= -45°C)
Tuberia de succion de compresores de segunda etapa 08 (T= -20°C)
Tuberia de succion de compresores reciprocantes 05 (T= -20°C)
Tuberia de succion de compresor de tornillo VSS-901
(T=
-20°C)
Tuberia de inyeccion de liquid0 a compresores de tornillo 02 T=
+35 C).
Se ha tomado como referencia el apendice J en el que se muestran
10s espesores de aislamiento recomendados segun el diametro de la
tuberia y la temperatura de trabajo.
Figura
2 11
Aislamiento de Tuberias
y
Tanques
-
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2 5
uesta en marcha
Revision antes del arranque
a
La unidad debe estar nivelada y anclada a la base
Las valvulas de succion y descarga deben estar apoyadas
independientemente del equipo
Las valvulas de succion y descarga deben estar abiertas
Las valvulas de seguridad estar instaladas en el separador de
aceite
El nivel de aceite en el separador debe estar entre 10s dos
visores
Se debe revisar la alineacion del motor
Realizar una prueba de presion en el equipo
El nivel de amoniaco en 10s recibidores debe ser suficientes
par el enfriamiento de 10s compresores
Comprobar la alimentacion electrica al microprocesador y a 10s
motores
Comprobar el sentido de giro del motor y de la bomba de aceite
Comprobar 10s sensores de presion y temperatura
Calibrar 10s motores de control de capacidad y control de
volumen
Calentar el aceite del separador antes del arranque
-
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ondiciones para arrancar un cornpresor
Antes de que el compresor de tornillo pueda arrancar, se deben
cumplir las siguientes condiciones:
Todos 10s valores de seguridad, tanto de presion como de
temperatura, deben estar en condicion normal.
La presion de succion debe estar por encima del setpoint
minimo establecido, para asegurar que hay carga.
La valvula de control de capacidad debe estar por debajo de
10
La valvula de control de volumen debe estar por debajo de
10
Cuando el switch prendidolapagado es presionado, la bomba
de aceite arrancara. Cuando la presion de aceite se ha
incrementado lo suficiente, el compresor arrancark
as v5lvl~las e control de capacidad y volumen se moveran en
respuesta a las demandas del sistema.
-
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64/127
3 1 Parametros Finales de Operacion
En la tabla 12 se enlistan 10s parametros de operacion una vez
puestos en marcha 10s compresores de tomillo
en la
figura
3 1 se
presenta el grafico Presion vs. entalpia que muestra el nuevo
comportamiento de la planta.
Se realiza el calculo del COP actual su valor es
1.82.
TABLA 12
PARAMETROS
FINALES DE
OPERACION
Presion
Punto tullbm
-60 O
138.0 30.00 674.00
-
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CIB ESPOL
Figura 3 1 Diagrarna de Presion Entalpia Final de la
Planta de Refrigeracion
La figura
3 2 Muestra la disposicion de 10s equipos aiiadidos al
sisterna
-
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igura3 2
iagrama Final de la Planta de Refrigeracibn
-
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NTES DESPUES
Presion de evaporacion sistema de
congelamiento
Presi6n de evaporacion sistema de
congelamiento
Presion Intermedia
Presion de condensacion
Temperatura de Descarga
COP
15
psig
15
psig
180 psig
160
psig
250°F 140°F
El increment0 en la presion de evaporacibn tanto en el sistema de
congelamiento como en el de liofilizacion se debe a la eficiencia
volumetrica de 10s compresores de tornillo comparada al rendimiento
de 10s compresores rotativos que tienen en funcionamiento
aproximadamente 25 aiios.
El valor de presion intermedia no ha variado debido a que se ha
mantenido el sistema de control de 10s compresores reciprocantes.
La presion de condensacion ha descendido 20 psig. Debido a que se
ha aumentado la capacidad de condensacion al incluir un nuevo
condensador evaporativo.
-
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El descenso de la presion de condensacion significa un ahorro
energetic0 porque tambien desciende el consumo electric0 del motor.
El descenso de la temperatura de descarga del sistema se debe al
sistema de enfriamiento de 10s compresores de tornillo el cual inyecta
amoniaco liquido para el enfriamiento del aceite
y
el gas de descarga.
El coeficiente de performance ha aumentado lo que indica una mejor
utilization del frio generado frente a1 consumo de energia eledrica.
Si bien es cierto que el perfil de carga no ha variado la respuesta de
10s equipos a esta carga lo ha hecho debido a que el microprocesador
sensa la presion de succion del sistema y corrige su capacidad de
acuerdo a la demanda como lo indica la
figura
3.3.
C P C I D D
C RG
TIEMPO
Figura 3 3 Comportamiento Carga vs. Capacidad final Planta de
refrigeration
-
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En la
figura
3 4
se sobreponen el funcionamiento del sistema antes y
despues de la ampliacion El area rayada muestra el ahorro de
energia logrado con 10s compresores de tornillo
T I M P O
CIB ESPOL
Figura
3 4
Comparacion Comportamiento de Planta de Refrigeracion
Antes vs Despues
TABLA
3
COMPARACION DE CAPACIDA
lnstalada l~ecesaria Actual
1
a eta comp
-60°F
1
a eta comp
-50°F
2da eta comp
0°F
Condensacion
95°F
Capacidad en Toneladas de Refrigeracion
46
77
209.6
282
61 94
148 48
328 26
328 26
-
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TABLA
4
COMPARAC~ON
DE LAS CARACTER~ST~CASE LOS COMPRESORES
l~ontr o l e Capacidad
Controlador
Control de Volumen NO NO
Prelubricacion
NO NO
Regulacion de Presi6n de aceite S NO
Acople motor compresor DIRECT0
Reciprocante
Operador
BANDAS
Booster
Operador
Enfriamiento
Registro Historico de Parametros
de Funcionamiento o
Controles de Operacion y
Seguridad
Electro Mecanicos Electro MecBnicos
l ~ i ~ oe Arranque
Directo
Directo
Mono Tornillo
V
Microprocesador
Inyecci6n de
Refrigerante
Sensores Digitales
Soft Start
-
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CIB ESPOL
4 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
Conclusiones
Se cumplio con el objetivo general del proyecto o sea el aumento
de la capacidad de produccion al doble al rehabilitar la segunda
linea de produccion.
La planta de refrigeracion se encuentra actualmente en capacidad
de dar servicio a las dos lineas de produccion.
La seleccion de 10s equipos fue la correcta y ajustada a 10s
calculos realizados.
Se ha logrado mejorar el Coeficiente de Performance del sistema.
Recomendaciones
lmplementar programas de mantenimiento predictivo.
lntegrar en un PLC la automatizacion del control total de la planta.
Realizar capacitacion y evaluacidn periodica a 10s operadores
sobre el funcionamiento de 10s equipos nuevos y de la planta de
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PENDICE
A PROPIED DES TERMODIN MIC S DEL GU
-
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PRO PIED DES TERMBDIN MBC S DEL GU
CALO R DE FUS ION 79,70 KcalIKg
CALO R DE VAP OR IZACION 540,OO Kca llKg
CA LOR DE SU BLIM AC ION 1000,OO KcaVKg
CALOR ESPEClFlCO
(68 F/20°C) 1,00 Kca l/Kg°C
(-4 F/-20°C) 0,466 Kcal/Kg°C
-
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PENDICEB
PROPIED DES TERMODIN MIC S DEL
MONI CO
-
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Temp. -
F
Pr e ssw
Lb. per
brolute
P
.55
5.74
5.93
6.13
6.33
6.54
6.75
6.97
7.20
7.43
7.67
7.91
8.16
8.42
8.68
8.95
9.23
9.51
9.81
10.10
10.41
10.72
11.04
11.37
11.71
12.05
12.41
12.77
13.14
13.52
13.90
14.30
14.71
15.12
15.55
15.08
16.42
1b.88
17.34
17.81
18.30
18.79
19.30
19.81
20.34
20.88
21.43
21.99
22.56
23.15
23.74
24.35
24.97
25.61
26.26
25.92
27.50
28.28
28.98
20.69
e-
q. In
Cage
P
18.6-
18.2-
17.8-
17.4.
17.0
16.6.
16.2.
15.7
1.5.3.
14.8.
14.3
13.8.
13.3.
12.8-
12.2.
11.7.
11.1.
10.6.
10.0-
9.3
8.7.
8.1
7.4.
6.8
6.1
5.4
4.7.
3.9-
3.2-
2.4
1.6*
0.8.
0.0
0.4
0.8
1.3
1.7
2.2
2.6
3.1
3.6
4.1
4 .6
5.1
5.
h
6.2
6 .7
7.3
7.9
8.5
9.0
9.7
10.3
10.9
11.6
12.2
12.9
13.6
14.3
15.0
Volume-
CU. Ft.
Liquid
I
.02278
0.02288
0.02299
0.02310
0.02322
0.02 333
0.02345
0.02357
0.02369
0.02331
0.02393
0.02406
nches
of mercury below one atmosphere
v L b .
apor
V
4.73
43.37
42.05
40.79
39.56
38.38
37.24
36.15
35.09
34.06
33.08
32.12
31.20
30.31
29.45
28.62
27.82
27.04
26.29
25.56
24.86
24.18
23.53
22.89
22.27
21.68
21.10
20.54
20.00
1 3.463
18.Qt
18.48
18.00
17.54
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16.66
16.24
15.R3
15.43
15.05
14.68
14.32
13.97
13.62
13.29
12.97
12.66
12.36
12.06
11.78
11.50
11.23
10.97
10.71
10.47
10.23
9 991
9 763
9.541
9.326
Lb p
iquid
I / v (
3.91
43.70
43.49
43.28
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52.86
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42.N
41.7€
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Vapor
l/v,
.02235
.02306
.02378
,02452
,02528
0.02605
,02685
,02766
,02850
,02936
0.03023
,03113
,03205
.03299
0.03395
0.03494
,03595
,03698
.03804
.03912
0.04022
.04135
.04251
.04369
.04480
0.04h13
.04739
,048h8
,04999
,05134
0.0527 1
.05411
,05555
.05701
.05850
0.0b003
,06158
.Ob317
,06474
.06644
0.06813
.06985
.07161
.07340
.07522
0.07709
,07898
.08092
.OR2639
,08490
0.08695
.08904
,0911:
.n9334
,095F5
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Q
i 80
1001
.I024
,1048
,1072
Density
er
.
per U
tent
hf
j10.8
510.1
509.5
i06.8
508.2
507.5
506.9
506.2
505.6
504.9
504.3
503.6
502.9
502.3
501.6
500.9
500.3
599.6
598.9
598.3
597.6
596.9
596.2
595.5
594.8
594.2
593.5
592.8
592.1
591.4
590.7
590.0
589.3
588.6
587.9
587.2
586.5
585.8
585.1
584.3
5 a . 6
582.9
582.2
581.5
580.8
580.0
579.3
578.6
57 7.8
577.1
576.4
575.6
574.9
574.1
573.4
5i2.h
571.9
57 1. I
570.4
569.6
-
Cu. Ft.
-
I
EntK
Btu per
(
Liquid
f
-0.0517
.0490
.W64
.0438
.0412
-0.0386
-
. a 6 0
.0334
.0307
.0281
-0.0256
.0230
.0204
.017b
-0.0153
-0.01 27
.0102
.0076
,0051
.0025
0.0000
,0025
,005 1
.0076
.0101
0.0126
.Ol5l
.0176
.0201
.02 26
0.0250
.0275
moo
.032S
.0350
0.0374
.0399
.M23
. a 4 8
.0072
0.0447
.0521
.ON5
.0570
.0594
0.06 I8
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.0666
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.0714
0.0738
.0762
.0786
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0.0857
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0904
;0928
.0951
-
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Vapor
I
.4769
1.4741
1.4713
1.4686
1.4658
1.4631
1.4604
1.4577
1.4551
1.4524
1.4497
1.4471
1.4445
1.4419
1.4393
1.4368
1.4342
1.4317
1.4292
1.4267
1.4242
1.4217
1.4193
1.4169
1.4144
1.4120
1,4096
1.4072
1.40.)8
1.4025
1.4001
1.3978
1.3955
1.3932
1.3909
1.3886
1.3863
1.3840
1.3818
1.3796
1.3774
1.3752
1.3729
1.3708
1.3686
1.3664
1.3643
1.3621
1.3600
1.3579
1.3558
1.3537
1.3516
1.3495
1.3474
1.3454
1.3433
1.3413
1.3393
1.3372
mp..
OF
-
8/19/2019 d-34535.pdf
76/127
Temp. Pressure
Absolute
*
q. In.
Cage
P
15.7
16.5
17.2
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22.9
23.8
24.7
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26.5
27.5
28.4
29.4
30.4
3 1 . 4
32. 5
33.5
34.6
35.7
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3 9 .0
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h3
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66.3
6 7 .9
69.5
71.1
72.8
7 4 . 5
76.2
78.0
70.7
81.5
8 3 4
85.
?
87.
89 .0
90.9
Volume
Cu
Ft
Liquid
0.02419
0.02432
0.02446
0.02460
0.02474
0.02488
0.02503
0.02518
0.02533
0.02548
0.02564
0.02581
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apor
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8.912
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6.034
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5.789
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4.289
4.207
4.11G
4.048
3.971
3.897
3.823
3.752
3.682
3.614
3.547
3.481
3.418
3.355
3.294
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3.176
3.119
3.063
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2.954
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Lb.
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1.34
41.11
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40.43
40.20
39.96
39.72
39.49
39.24
39.00
38.75
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Fc.
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,1122
,1148
,1174
,1200
0.1227
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,1311
.I340
0.1369
,1399
,1429
,1460
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0.1524
,1556
,1590
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0.1657
0.1692
,1728
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,1837
0.1875
,1913
,1952
,1992
,2032
0.?03 3
.21 I4
,2156
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,2243
0.2287
,2332
.2377
,2423
.2470
0.2518
.2566
.2616
,2665
.2716
n.2767
,2819
. 2 8 i 2
,2026
.29R1
0.3036
.3092
.3149
,3207
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0 3325
,3385
,3446
,3508
,3571
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2.9
44.0
45.1
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47.2
48.3
49.4
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53.8
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93.5
94.2
95.
96 .8
97.9
99.1
100.2
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103.5
104.7
105.8
106.9
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623.2
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624.4
624.6
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626.3
626.5
626.7
626.9
627.1
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-
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1.3332
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1.3?92
1.3273
1.3253
1.3234
1.3214
1.3195
1.3176
1.3157
1.3137
1.3118
1.3099
1.3061
1.3062
1.3043
1.3025
1.3006
1.2988
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1.2357
1.2341
1.2325
1.2310
-
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78/127
APENDICE C
DI GR M PRESION ENT LPI DEL
MONI CO
-
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VILTER MG. CORP.
MILWAUKEE O y G M R DATE. T60309
CHKD Y
1/12/2001
STANDARD AMMONIA INTERCOOLER
150
P.S.I. DESIGN PRESS
ALL DIMENSIONS IN INCHES
NOTE: SAFETY VALVE CONN. SIZE BASED ON USE OF VILTER RELIEF VALVE.
CONN. MUST BE CHECKED FOR USE WITH OTHER RELIEF VALVE
-
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VILTER MG. CORP.
MILWAUKEE
OR Y .
GMR
1
CHKD By 1/12/2001
1
T60340-A
VAPORITER MODEL VR BCD
150PSI DESIGN PRESS.
D D T
CONNECTION SIZE DIMENSIONS
-
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OVERALL LENGTH
VESSCL CO NST RUCT E D T O ASME SECT I O N V ll l Dl \ '
PAaT 14L X-RAY A515 GH 70 h l Al EH'AL
CO NNECT I O NS 2 L ARG ER
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SAFETY VALVE SIZED FOR 'JILTER AF VAL'/€
A LL C O N H E C I I O N S h O i VEL AWE Z I
-
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CLEARANCE
TO REMOVE
VALVE SEAL
VISSION
MICROPROCESSOR
SUCTION VALVE AND CAST TEE
USED FOR -30 AND BELOW
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-
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DISCHARGE STOP CHECK VA LV E TO BE SHIPPED LOOSE.
MOUNT AS CLOSE TO CONDENSER AS POSSIBLE.
VA LV E I S SIZED PER OPERATING CONDITIONS.
I I A REDUCER VlL L BE SUPPLIED BY VI LTER I F REQUIRED.
I PIP ING TO BE SUPPL IED BY CUSTOMER.
I
I
-
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PENDICEE
T BL DE C P CID D DE COMPRESORES
ROT TIVOS VRB VILTER
CIB ESPOL
-
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L
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4
RPM 917 CFM 865 RPM
Intermediate
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-
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PENDICE
F TABLA DE CAPACIDAD DE COMPRESORES
RECIPROCANTES VMC
44
VlLTER
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CIB ESPOL
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91. 2
10.5
153.R
i94
741.4
2(,
-
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SUC
emp.
F
O S
2
c
. I
LO. ,
.:
L3 b
15 4
COMPRESSOR MODEL
442 444 6
448
44 2 44 6
I I
MILWAUKEE, WISC.
-
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PENDICE
G
T BL DE C P CID D DE CONDENS DORES
EV POR TIVOS VGC VILTER
-
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-
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ondenser data and dimensions
MO ELS
180 525
(model 22 shown)
MO ELS
120 150
(model 150
shown)
I 7 . 1 . m d
K I and 40 For VGC 4W W and 525
DATA AND DIMENSION CHART
-
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evaporative
condenser
WET OPER TION
P E R F O R M N C E
C H R T
USE MODEL NUMBERS
W HE N
APPLYING CAPACITY
AND SUCTION CORRECTION
FACTORS
w
n Model No.
22li
conden.u,r. At
t h e
:tbove co~rl~Liort.r Mo dd No. 220 condenstv
will pr~xluct::
22
.7,1
:
.94
153
t.ons.
Since this ~tanilnrd onile~ist>rrlcction pro-
du es
s l i ~ h t l yn~ort: c;tp:~eity than requirtd
and twsumir~g lint thc wc:t hulh tem pe rat ur e
and suction Luntper:tt,ure will remain
s
specified. the condensing Lrntpt.r:ltt~re may
he
adjusted.
First,
determine which capaci ty k t o r would
l~ required to pnxluce 150 tons of refriger-
ation.
Capacity factor requ~re d
5 ( r e q u ~ r ~ loitd
odel No. 22 r 0 94 :mction faccorl
Capncity factor required
=
0 7 2 5
Referring t o the c:hnrt, the correct condensing
temperature a t 75°F W.B. ;~nclwith 0.725
factor should L
94.5 F.
hcrefore, n Model
Number
22
rondenser will produce the 150
tons a t 55°F W.B., 0°F suction xnd 94.5 F
c-ondensing.
Impnrtant li sure 11 USE Model Numbers
then npp ly in
caparily und suction mrreetion
factnrs.
6
Centrifugal an
-
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PENDICE
H
TABLAS DE CAPACIDAD DE COMPRESORES
DE TORNILLO VSS
-
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VSS
SINGLE
SCREW
COMPRESSORS
VSS 451
THRU
VSS 18
ST GE COMPRESSOR R TING
BOOST
MPRESSOR
R TINGS
for Refrigerants R-717 Ammonia),
R-22
18
of
Contents
Base Rating Condition and Correction Factors
Typical ~ a ioad Performance
Optimum Intermediate Temperature
High Stage R 717 Ratings
High Stage R 22 Ratings
High Stage Multipliers For Two Stage Systems
Booster R 717 Ratings
Booster R 22 Ratings
Oil Cooling Requirements High Stage R 717
Oil Cooling Requirements High Stage R 22
Oil Cooling Requirements Booster R 717
Oil Cooling Requirements Booster R 22
11
1
1997 Vilter Manufacturing Corporation
-
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SINGLE SCREW COMPRESSOR RATINGS
BASE RATING CONDITION AND CORRECTION FACTORS
SUCTION SUPERHEAT: Ratings are based on 0°F suction superheat.
a.
Reduce capacity 0.15
oer
OF of superheat.
LIQUID SUBCOOLING: Ratings are based on 10°F h i d ubcooling.
a.
For less liquid subcooling, reduce capacity 0.25 Der OF of liquid
subcooling for R-717.
b.
For less liquid subcooling, reduce capacity 0.50 Der OF of liquid
subcooling for R-22.
ECONOMIZER UNITS: Econ-o-MizeP Ratings are based on saturated suction,
DX
type Econ-o-Mizer and
on 10°F liquid subcooling from the condenser.
BOOSTER UNITS: Booster compressor ratings are based on the following.
a. Liquid temperature at intermediate temperature with 0°F liauid
subcoolina. (ie. flash type intercooler).
1.
Reduce capacity 1 for shell and coil or shell and tube
intercoolers.
METHOD OF OIL COOLING: Rating based on use of water or thermo syphon oil cooling.
a. For liquid injection oil cooling penalty with suction temperature of 0°F
and above increase
BHP
5 .
b.
For liquid Injection Oil Cooling penatty with suction temperature
below O0F, contact the Home Office.
FULL TIME OIL PUMPS: Full time oil pumps are required on all Booster Units and on High Stage Units wi
pressure ratios less than 3: l
JYPlCAt
PART
LOAD PERFORMANCE
Notes:
The cuwes above apply at constant condensing temperature. A considerable reduction in
part load power occurs if the condensing temperature reduces
special case, consult the Home
ffice
for part load performance.
under part load. For this
-
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VSS
SINGLE SCREW COMPRESSOR RATINGS
GPTiMUM INT ER W IA TE TEMPERATURE
The tables below show the optimum intermediate temperature for different operating conditions. Th
tables are intended for use in connection with Econ-o-MizeP systems.
High Stage Refrigerant:
R-717
Ammonia)
Optimum Intermediate Temperature
OF)
High Stage Refrigerant: R-22
ptimum
Intermediate Temperature ( F)
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V88 SINGLE SCREW COMPRESSOR RATINGS
HI H STAGE
R-717
3550 R P
Notes:
Inches of mer