Refrigeración por absorción

Coatzacoalcos, Ver. Febrero 2011.

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

“Instrumentación y puesta a punto de un sistema de

refrigeración solar por absorción intermitente”

TESIS

Que para obtener el título de:

Ingeniero Mecánico Electricista

Presenta:

López Liévano Adolfo

Asesores: Dr. Carlos Octavio Rivera Blanco.

M. en C. Oscar Fernando Silva Aguilar.

Instrumentación y puesta a punto de un sistema de refrigeración solar por absorción intermitente

i

Índice

Introducción .......................................................................................... 1

Objetico general .................................................................................... 3

Objetivos específicos ............................................................................. 3

CAPITULO I REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN .................................... 4

1.1 Ciclo de refrigeración por absorción ............................................... 4

1.2 Sistema de refrigeración por absorción intermitente

NH3-H2O (amoniaco-agua) ........................................................... 7

1.3 Sistema de refrigeración intermitente NH3-LiNO3 ............................... 9

CAPITULO II CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTES DEL SISTEMA ............ 11

2.1 Descripción del sistema ............................................................. 11

2.2 Concentrador parabólico compuesto (CPC) ............................... 13

2.2.1 Características del CPC ............................................................... 14

2.2.2 Tubo receptor (Generador - absorbedor.) .................................. 15

2.2.3 Rediseño del tubo receptor ........................................................ 16

2.3 Descripción del condensador ..................................................... 18

2.4 Tanque de almacenamiento ....................................................... 19

2.4.1 Rediseño del tanque de almacenamiento ................................... 19

2.5 Elemento de expansión .............................................................. 21

2.6 Descripción del evaporador ....................................................... 23


ii

CAPITILO III INSTRUMENTACIÓN Y PUESTA A PUNTO DEL SISTEMA .... 24

3.1 Instrumentos para medir la temperatura.................................... 24

3.2 Instrumentos para medir la presión ............................................ 26

3.3 Prueba de fugas del sistema ....................................................... 27

3.4 Prueba neumática al tubo receptor (generador-absorbedor) ..... 28

3.5 Prueba de fugas al sistema de tuberías ....................................... 34

3.6 Programa de Adquisición de Datos ............................................. 39

3.6.1 Tarjeta multiplexor ...................................................................... 39

3.7 Programación de los elementos de medición ............................. 40

3.7.1 Programación de un termopar tipo J ........................................... 40

3.7.2 Programación de un Termistor .................................................... 44

3.7.3 Programación de un transductor de presión ............................... 45

3.8 Prueba de campo del Programa de Adquisición de Datos ........... 46

Conclusiones y recomendaciones ........................................................ 56

Bibliografía .......................................................................................... 58


iii

Agradecimientos

A Dios

Por darme la vida, la salud y la oportunidad cada día de ser una mejor persona, y

de darme la elección de cambiar aquellas circunstancias que están a mi alcance

para hacer siempre lo correcto.

A mis Padres

Por su incondicional amor y apoyo, por su motivación constante que me ayudó a

llevar a cabo este trabajo y por estar dispuestos a hacer siempre un sacrificio para

que continúe en el camino del estudio y preparación así como de haberme dado

principios y valores.

Al Dr. Carlos Octavio Rivera Blanco

Por inculcarme la conciencia de cuidar al medio ambiente, de enseñarme esta

nueva alternativa para ocupar la energía solar de manera práctica y del importante

papel que juegan las energías renovables tanto en México como en el mundo a

medida que aumenta el calentamiento global y también por todas las facilidades,

apoyo y tiempo brindados en asesorías para que se llevara a cabo este trabajo.

Al M.C. Oscar Fernando Silva Aguilar

Mi agradecimiento y reconocimiento por su apoyo constante, por su experiencia

brindada y de tener siempre una solución práctica a cada uno de los problemas

que se presentaban en el proceso de este trabajo, e inclusive que en alguna

ocasión haya tomado él, la herramienta o equipo de trabajo para poner la pauta de

cómo se debía hacer alguna tarea.

A los catedráticos del laboratorio de Energía

Que por su experiencia, siempre tuvieron un valioso consejo para ayudarme a

resolver las distintas tareas que se originaban cada día hasta culminar este

trabajo.


iv

A mis hermanos, César, Ignacio y Daniel

Que siempre me han apoyado y me han dado el consejo de seguirme preparando,

y de ver en ellos el ejemplo de ser personas que buscan siempre superarse en la

vida para ser mejores profesionales así como mejores seres humanos. Para

ustedes, mi más sincero agradecimiento, admiración y mi respeto.

A mis amigos

Por tener siempre el buen humor y disposición para alentarme a terminar esta

meta en mi vida, un agradecimiento a Elpidio Mayo Hernández que después de

titularse en una primera etapa de este proyecto continuó apoyándome en gran

parte de este trabajo; y también tengo que mencionar a Carlos Ernesto Arreola

Ramos que trabajando al mismo tiempo en su trabajo de titulación, tuvo también

la disponibilidad de ayudarme en la etapa final de este proyecto.


UNIVERSIDAD VERACRUZANA 1

Introducción

Una de las más importantes aplicaciones en el campo de la energía solar son los

sistemas de refrigeración. Estos tipos de sistemas aunque ya han sido

desarrollados y estudiados, presentan algunas desventajas en los sistemas por

absorción tal como un bajo coeficiente de rendimiento y un alto suministro de

calor. Cuando los parámetros de los sistemas térmicos solares no pueden cumplir

la demanda, el rendimiento del refrigerador es muy bajo.

Una de las ventajas de los sistemas de absorción de tipo intermitente es que son

más sencillos en cuanto a construcción, por el menor número de componentes,

respecto a los continuos. Estos sistemas no requieren una bomba para hacer

circular el fluido de trabajo; carecen de partes móviles y la manipulación se limita

a sencillas conmutaciones de válvulas, a un proceso de generación le sigue uno

de absorción, ocurriendo este último en forma simultánea con el proceso de

refrigeración. Estos sistemas no requieren suministro de energía eléctrica ni

mecánica siendo esta su principal ventaja sobre los sistemas continuos lo que los

hace una alternativa factible en lugares donde se carece de suministro de energía

eléctrica.

En zonas del sur de México como por ejemplo algunas comunidades de Veracruz

y Oaxaca donde el suministro de energía eléctrica todavía es casi nulo y las

personas que habitan en dichas comunidades requieren de los sistemas de

refrigeración ya que su medio de sustento es la pesca y/o almacenamiento de

productos del campo, el uso de equipos de refrigeración solar podría ayudar a

mejorar el nivel de vida de estas comunidades.

El presente trabajo es la continuación del trabajo realizado por Campos García

José Roberto y Mayo Hernández Elpidio (2010)1, quienes hicieron el diseño y

parte de la construcción del sistema de refrigeración por absorción intermitente,

instalado en el laboratorio de Energía de la Universidad Veracruzana Campus

Coatzacoalcos. El sistema fue diseñado para operar con el par de trabajo NH3-

LiNO3.

En el capítulo I se describen de manera breve los ciclos de absorción intermitente

NH3-H2O (amoniaco-agua) y NH3-LiNO3 (nitrato de litio-amoniaco) haciendo

énfasis en este último.

1 Ver bibliografía (1).



En el capítulo II se hace una descripción de las características de cada uno de los

elementos que fueron instalados en el sistema y se hace un rediseño de los

elementos que así lo requirieron.

En el capítulo III se describe el proceso de instrumentación y puesta a punto del

sistema; se instalan los elementos de medición y de regulación, se elabora el

programa del sistema adquisición de datos y se describe el procedimiento de la

prueba neumática al sistema de tuberías para comprobar la sanidad en las

conexiones del sistema.

Por último se dan las conclusiones y recomendaciones del presente trabajo.



En el siguiente trabajo se tienen los siguientes objetivos:

Objetivo general:

Poner a punto un sistema de refrigeración solar por absorción intermitente.

Objetivos específicos:

1. Seleccionar los elementos del sistema como válvulas, tubería y dispositivos

de medición.

2. Instrumentar el sistema.

3. Elaborar y probar el programa de adquisición de datos.

4. Realizar pruebas neumáticas al sistema de tuberías.

5. Hacer una prueba de campo verificando el correcto funcionamiento de los

instrumentos y del programa.

CapÍtulo I Refrigeración por absorción


CAPITULO I

REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN

1.1 Ciclo de refrigeración por absorción

La característica sobresaliente de un sistema de refrigeración que opera bajo el

ciclo de absorción, es que la energía necesaria para mantener el proceso de

enfriamiento se suministra principalmente en forma de calor.

El término “absorción” se utiliza para clasificar a uno de los ciclos de refrigeración,

que tiene relación con procesos físicos y químicos que ocurren al entrar en

contacto gases y líquidos o gases y sólidos; en el caso de la refrigeración, al

ponerse en contacto amoniaco gaseoso con agua líquida, esta absorbe el

amoniaco formando una solución líquida de hidróxido de amonio desprendiendo

una determinada cantidad de calor.

El amoniaco es el refrigerante de uso más común en los sistemas de refrigeración

por absorción por sus propiedades y el agua tiene la capacidad de absorber el

vapor de amoniaco con tanta rapidez, que resulta tan efectiva como un compresor

mecánico para mantener una baja presión en el evaporador; la cantidad absorbida

aumenta con la presión y disminuye al aumentar la temperatura.

Una aplicación práctica de este proceso se muestra en la figura 1.1, donde un

tanque a presión suministra amoniaco líquido puro al evaporador a través del

dispositivo de estrangulación. Una vez que el amoniaco se evapora es absorbido

por el agua contenida en otro recipiente. Este efecto de enfriamiento es continuo

hasta que el amoniaco líquido se agota o hasta que el agua en el tanque de

absorción se sature, de modo que ya no puede absorber más vapor de amoniaco.



Si el calor tiene un precio relativamente bajo, o proviene de alguna fuente no

convencional, como es la solar, la geotérmica o el calor de desecho de procesos

industriales, el ciclo de refrigeración por absorción será económicamente atractivo.

Los sistemas de refrigeración por absorción implican la absorción de un

refrigerante por un medio de transporte. El sistema de refrigeración por absorción

más utilizado es el sistema de amoniaco-agua, donde el amoniaco (NH3) sirve

como refrigerante y el agua (H20) es el medio de transporte.

Para comprender mejor los principios de la refrigeración por absorción, se

examina el sistema NH3-H2O haciendo uso de un colector solar mostrado en la

figura 1.2.

Figura 1.1 Principio del sistema de refrigeración por absorción.



Este sistema es muy similar al sistema por compresión de vapor, excepto que el

compresor ha sido sustituido por un mecanismo de absorción, compuesto por:

absorbedor, bomba, generador, regenerador, válvula y rectificador.

Una vez que la presión del NH3 es elevada en el generador este se enfría y

condensa, liberando calor hacia los alrededores; se estrangula hasta la presión del

evaporador y absorbe calor del espacio refrigerado cuando fluye a través del

evaporador.

El vapor de amoniaco sale del evaporador y entra al absorbedor, donde se

disuelve y tiene una reacción química con el agua para formar NH3-H2O siendo

esta una reacción exotérmica (el calor se libera durante este proceso). La cantidad

de NH3 que puede disolverse en H2O es inversamente proporcional a la

temperatura. Por consiguiente, es necesario enfriar el absorbedor para mantener

su temperatura lo más baja posible y, por ende, para maximizar la cantidad de

NH3 disuelto en el agua. La solución líquida NH3+H2O, que es rica en NH3 se

bombea luego al generador. El calor se transfiere a la solución de una fuente para

evaporar algo de la solución. El vapor que es rico en NH3 pasa por un rectificador,

Figura 1.2. Ciclo básico del sistema de refrigeración solar continúo por absorción NH3-H2O.



que separa el agua y la regresa al generador. El vapor de NH3 puro de alta presión

continúa luego su trayecto por el resto del ciclo.

La solución caliente NH3 + H2O, pobre en NH3, pasa por un regenerador donde

transfiere algo de calor a la solución enriquecida que sale de la bomba, y se

estrangula hasta la presión del absorbedor.

1.2 Sistema de refrigeración por absorción intermitente

NH3-H2O (amoniaco-agua).

El generador-absorbedor, se calienta cuando funciona como generador y se enfría

cuando opera como absorbedor. El arreglo básico de tal sistema se ilustra en la

figura 1.3.

El ciclo consta de 2 etapas: generación y absorción.

Figura 1.3 Sistema intermitente de refrigeración por absorción NH3-H20.



Durante la generación se suministra calor a la solución amoniaco-agua contenida

en el generador, manteniendo la válvula v1 abierta. El vapor de amoniaco y agua

generados llegan al rectificador, donde el líquido que se condensa tiene una

mayor proporción de agua y regresa al generador por efecto de la gravedad.

El amoniaco seco pasa al condensador y al salir de ahí se estrangula por medio

de la válvula de expansión y se almacena en el evaporador. El proceso anterior de

generación requiere de 5 a 6 horas aproximadamente, después se enfría el

generador, disminuye su presión y su temperatura de la solución diluida que

contiene.

Durante la etapa de absorción, que es precisamente cuando ocurre la

refrigeración, se cierra la válvula v1, y algo del refrigerante líquido se evapora,

enfriándose el resto del amoniaco hasta la temperatura del evaporador. Se

transfiere calor al evaporador hasta que se agota todo el amoniaco líquido. El

refrigerante evaporado regresa a la parte inferior del generador que funciona como

absorbedor. El vapor burbujea en este último, siendo absorbido por la solución

diluida, completándose así el ciclo.

El proceso puede ser descrito convenientemente en un diagrama de equilibrio

como se muestra en la figura 1.4. Como una serie de líneas de presión constante

en función de la temperatura y concentración de amoniaco (X) de la solución. La

entalpía de líquido hl, y la de vapor, hv, también se pueden obtener de este

diagrama. La condición inicial en el generador se indica con el punto (1). Al

calentarse la solución NH3-H2O ambas en fase líquida contenidas en el generador

aumentan la temperatura y presión hasta P2 y T2, donde el amoniaco pasa a fase

vapor y donde P2 es la presión de saturación correspondiente a la temperatura del

condensador. El calentamiento adicional de la solución hasta el estado (3)

remueve vapor de amoniaco y agua de la solución, reduciéndose la concentración

a X3.



Una vez enfriado el generador, una porción de amoniaco líquido cambia de fase

inmediatamente en el evaporador, enfriándose adiabáticamente el resto del

refrigerante hasta donde lo permita la presión del generador, el cual actuará ahora

como absorbedor. En el proceso de absorción, el vapor es absorbido a baja

temperatura disminuyendo también la presión y restaurándose la concentración

inicial con lo que se llega al punto 4 de la figura 1.4.

1.3 Sistema de refrigeración intermitente NH3-LiNO3

Una modificación que se le puede hacer al ciclo de refrigeración por absorción

intermitente NH3-H20, es cuando se cambia el absorbente agua por una solución

de nitrato de litio, con esto se permite eliminar por completo el rectificador ya que

al generarse el vapor, sólo se evaporará el amoniaco y no la sal de nitrato de litio.

El sistema de refrigeración NH3-LiNO3 pueden utilizarse usando como fuente de

calor el sol por medio de un concentrador solar, una ventaja es que en un colector

parabólico compuesto (CPC) el receptor puede utilizarse como generador-

absorbedor ya que durante el día mientras el sol calienta hace las veces de

generador y por las noches se puede enfriar lo suficiente para que actúe como

absorbedor. La solución absorbente no tiene que ser bombeada entre el

Figura 1.4 Ciclo de refrigeración intermitente NH3-H20.



generador y absorbedor como en los sistemas continuos ya que permanece

estancada en el mismo receptor.

El ciclo de refrigeración amoniaco-nitrato de litio alcanza un óptimo coeficiente de

operación, poco menor que el de los sistemas continuos a temperaturas de

generación de 90 ºC.

Una desventaja de este ciclo es que cada proceso se va logrando por etapas;

durante el día se llevan a cabo los procesos de generación y condensación

almacenando el refrigerante líquido en un recipiente hasta que termina el proceso

de generación. El efecto refrigerante puede durar toda la noche y todo el día

siguiente hasta antes de realizarse el proceso de evaporación-absorción en un

evaporador bien aislado térmicamente.

El par de trabajo NH3-LiNO3 es una alternativa que puede mejorar el sistema

intermitente NH3-H20 al no utilizar partes móviles.

El ciclo de refrigeración por absorción intermitente utilizando NH3-LiNO3 es

mostrado en la figura 1.5.

Figura 1.5 Ciclo de refrigeración intermitente NH3-LiNO3

CapÍtulo II Características de las partes del sistema


CAPITULO II

CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTES DEL SISTEMA.

2.1 Descripción del sistema. Campos García José Roberto y Mayo Hernández Elpidio (2010)2 diseñaron y

construyeron el sistema de refrigeración por absorción en el campus

Coatzacoalcos de la Universidad Veracruzana. El sistema es intermitente ya que

se lleva acabo en dos etapas: la primera implica los procesos de generación y

condensación, durante la segunda etapa se llevan a cabo los procesos de

evaporación y absorción. El efecto refrigerante se lleva a cabo durante la noche y

la etapa de generación durante el día aprovechando la radiación solar.

Dicho sistema consta de los siguientes equipos y accesorios:

1. Un concentrador solar parabólico-compuesto (CPC) que hace las funciones

de generación durante el día y de absorción durante la noche.

2. Un condensador enfriado por agua.

3. Un tanque de almacenamiento para amoniaco.

4. Un evaporador.

5. Una válvula de expansión.

6. Termistores para medir la temperatura en diferentes puntos del sistema.

7. Manómetros y transductores para medir la presión en diferentes puntos del

sistema.

8. Unidad de Adquisición/Conmutación de Datos.

2 Ver bibliografía (1).



En la figura 2.1 se muestra el sistema de refrigeración por absorción antes de su

instrumentación y puesta a punto montado en la plataforma del Laboratorio de

Energía de la U.V. Campus Coatzacoalcos Ver.

Figura 2.1 Sistema de refrigeración por absorción.

Condensador.

Concentrador Parabólico Compuesto (CPC).

(Generador-absorbedor)

Tanque de

almacenamiento.

Evaporador.



En la figura 2.2 se muestra el diagrama del sistema con cada uno de sus

componentes los cuales se describen en las siguientes secciones.

2.2 Concentrador parabólico compuesto (CPC)

El CPC es el dispositivo que hace las veces de compresor en el caso de los

sistemas de refrigeración por compresión evitando así el consumo de energía

eléctrica. Este CPC es un concentrador parabólico compuesto que capta los rayos

Figura 2.2 Diagrama del sistema de refrigeracion por absorción intermitente montado en el laboratorio de

Energia de la UV campus Coatzacoalos.



reflejados en un tubo receptor colocado en la parte inferior del mismo y que

efectúa la doble función de generador-absorbedor.

2.2.1 Características del CPC

La relación de concentración del CPC es de 3.3 con una altura aproximadamente

de 0.625 m y la anchura es de 0.6 m. La longitud del CPC dependerá del la

longitud del tubo receptor el cual es de 1.20 m.

La temperatura de generación GET de acuerdo a su relación de concentración (RC)

fue establecida entre 90°C y 120°C.

La figura 2.3 muestra una fotografía del CPC construido para el sistema

Figura 2.3 CPC diseñado para el sistema.



2.2.2 Tubo receptor (Generador - absorbedor.)

Como su nombre lo indica, el tubo tiene dos funciones principales: la de generar

vapor cuando se le aplica calor, en este caso por medio del calor que genera el

CPC debido a la radiación solar, y segundo la de absorber la substancia

refrigerante cuando su temperatura desciende. Las dimensiones del tubo

generador-absorbedor dependen del volumen de la mezcla de trabajo y se

describen mas adelante.

Este tubo lleva en su extremo un par de bridas (figura2.4) para soportar una

sobrepresión en el tubo y así evitar fugas, puesto que el amoníaco es un gas

incoloro con olor penetrante, muy soluble en agua. El amoniaco es más ligero que

el aire, sin embargo en fugas, los vapores llenan por completo las partes cercanas

al suelo, por lo que se recomiendan lugares completamente ventilados cuando se

trabaja con él.

Figura 2.4 bridas del tubo receptor



2.2.3 Rediseño del tubo receptor.

En la etapa del diseño se adquirió un tubo de aluminio con tapas en ambos

extremos, estas tapas tenían rosca recta exterior que sellaban con un empaque

de teflón como se muestra en la figura 2.5. Al momento de ser sometido el tubo a

la prueba neumática se encontraron fugas en ambos extremos, para corregir este

defecto se procedió a soldar ambas tapas del tubo en un taller, se uso soldadura

TIG (Tungsten Inert Gas) ya que tiene la ventaja de formar cordones mas

resistentes y sin porosidades y debido a que se aplica con un gas inerte,

comúnmente argón, nos permite tener una soldadura limpia y uniforme debido a la

escases de humos.

Figura 2.5 Tubo receptor con su tapa y empaque.

Tubo receptor con tapa

roscada antes de soldar.



En las figura 2.6 se observa el tubo receptor después de haber sido soldado.

En la tabla 2.1 se muestra las características finales de diseño del tubo

(generador-absorbedor).

Características finales de diseño para el tubo generador-absorbedor (m)

Diámetro exterior 0.073

Diámetro interior 0.05

Espesor de pared 0.005

Longitud 1.20

Tabla 2.1.- Características del tubo generador-absorbedor.

Figura 2.6 Tubo receptor.

Cordón de soldadura

aplicada con técnica TIG.



2.3 Descripción del condensador

Para el condensador se utilizo una tubería de aluminio sumergida en un volumen

de agua. El serpentín de este tipo de condensadores depende en sí de la

sustancia a utilizar. El aluminio (Al) es resistente al amoniaco además de que es

muy fácil de manejar gracias a su maleabilidad.

La conductividad térmica del Al es de 190.25 kW/m-K, esto facilitará la

transferencia de calor lo cual garantiza la condensación, siempre y cuando la

temperatura del agua de enfriamiento se mantenga en un valor adecuado al igual

que por su alta resistencia a la corrosión, por que en el ambiente donde se va a

instalar el sistema de refrigeración es calido-húmedo lo que implica alta corrosión.

El tubing del condensador se diseño en forma helicoidal con un diámetro exterior

de 9.5 mm y una longitud de 1.5 m, al ser este de diámetro pequeño se

incrementa la velocidad del refrigerante e incrementa el numero de Reynolds, el

volumen del agua de enfriamiento es de 0.018 m3 (18 litros) para llevarse acabo el

proceso de condensación.

El flujo másico calculado que circulara por el condensador es de 0.055 kg NH3/s y

se consideró la presión de generación o sea de saturación de la mezcla LiNO3-

NH3 y que va de 800 a 1200 KPa (8-12bar).

Se consideró la temperatura de saturación de acuerdo a la presión de saturación

de la mezcla LiNO3-NH3, esta oscila entre 80-120°C.

El diseño final del tanque quedó de la manera como se muestra en la figura 2.7.

Figura 2.7 Diseño del condensador.



2.4 Tanque de almacenamiento.

Con respecto al tanque de almacenamiento se había instalado un tanque de

aluminio que soporta una presión de 1.4 MPa (13.99 bar) que es su presión de

diseño y con un volumen suficiente para almacenar el volumen de amoniaco que

se considero en su diseño que es de 0.330 kg.

En la figura 2.8 se muestra el tanque utilizado.

2.4.1 Rediseño del tanque de almacenamiento.

Dado que la presión de prueba a la que fue sometido el sistema y que mas

adelante se describe el procedimiento de la prueba, es de 1.25 veces la presión

del sistema (12 bar) igual a 15 bar, el tanque no era lo suficientemente resistente

a esta presión por lo que se seleccionó y acondicionó un tanque de extintor que

Figura 2.8 Tanque de almacenamiento de amoniaco.



soporta una presión de prueba de 3.4 MPa (33.9 bar) lo cual supera por mucho a

la presión de prueba del sistema.

Además se equipo el nuevo tanque de almacenamiento con un tubo de vidrio para

medir el nivel de amoniaco almacenado con sus respectivas válvulas.

Estas válvulas tienen un vástago que a medida que se cierra hace las veces de

una válvula de bloqueo impidiendo el flujo entre el tanque y el tubo de vidrio; estas

válvulas están hechas en acero inoxidable y soportan una presión de 200 bar. El

tubo es conectado a las válvulas por medio de empaquetaduras de teflón, esta

hecho de vidrio borosilicato templado, químicamente es altamente resistente, Este

tipo de vidrio soporta una temperatura desde -200°C hasta 400°C y esta hecho

para presiones no mayores a 285 psi, además también fue sometido a la prueba

neumática del sistema.

En la figura 2.9 se muestra el nuevo tanque de almacenamiento con su vidrio y

válvulas de nivel.

Figura 2.9 Tanque de almacenamiento con su medidor de nivel.

Válvulas de

nivel.

Tubo de vidrio

para nivel.



2.5 Elemento de expansión.

Después del tanque de almacenamiento en la línea que va del tanque de

almacenamiento al evaporador se instalo una válvula de aguja (figura 2.10), esta

válvula tiene su vástago cónico similar a una aguja que ajusta con precisión en su

asiento.

Al abrirla el vástago gira y se mueve hacia afuera permitiendo una regulación de

flujo efectiva a todas las presiones de trabajo, esto es debido al orificio variable

que se forma entre el vástago cónico y su asiento integrado en el cuerpo de la

válvula, cuando cierra el vástago se mueve hacia dentro logrando una

estrangulación exacta de volúmenes pequeños, abren y cierran perfectamente

bajo presión.

El material con la que esta hecha la válvula es acero inoxidable y es

unidireccional, el cuerpo cuenta con una flecha marcada que indica el sentido del

flujo, esta válvula puede utilizarse totalmente abierta, parcialmente abierta o

totalmente cerrada y su caída de presión es bastante considerable.

La presión máxima que soporta es de 4900 KPa (710 psi) y la temperatura

máxima de operación es de -73 a 180°C, el orificio de esta valvula mide 0.156”

(3.962 mm).

Figura 2.10 Válvula de regulación



Debido a que el flujo volumétrico de la válvula instalada es alto, comparado con el

flujo del sistema se decidió cambiar la válvula de expansión por una válvula de

marca swagelok; esta válvula tiene un orificio de 0.032” (0.81 mm), mucho mas

pequeño que la válvula anterior y es de mayor precisión, además de tener una

presión de servicio mucho mas alta (figura 2.11), Es de tipo aguja con vástago de

acero inoxidable con obturador cónico, esta válvula trabaja a una temperatura de -

23 a 204°C (-10 a 400°F) y su presión de servicio es de 137 bar (2000 psi), y tiene

un coeficiente de caudal ( vC ) de 0.004.

En la siguiente figura se puede observar la gráfica del coeficiente de caudal según

las vueltas de apertura de la válvula.

Figura 2.11 Válvula de expansión de la marca swagelok.

Figura 2.12 Grafica vC vs número de vueltas de apertura de la válvula.



2.6 Descripción del evaporador

El serpentín del evaporador fue construido con tubing de aluminio el cual tiene una

longitud de de 3m con un diámetro de 0.0095 m, el serpentín fue colocado en la

cámara frigorífica que para su diseño mecánico fue fabricado de fibra de vidrio de

medidas de 0.31m por 0.25 m. La cámara frigorífica fue diseñada y construida con

doble pared y con una separación de 2 cm entre ellas, espacio donde fue colocado

el material aislante Armaflex. En la figura 2.13 se muestra el evaporador utilizado

en el sistema.

Figura 2.8 válvula de expansión del sistema.

Figura 2.13 Evaporador del sistema.

Capítulo III Instrumentación y puesta a punto del sistema


CAPITULO III

INSTRUMENTACIÓN Y PUESTA A PUNTO DEL SISTEMA.

En esta sección se indican los pasos necesarios para poner a punto el sistema de

refrigeración antes de cargarlo con la solución, iniciando con la instrumentación,

posteriormente la prueba neumática empezando con el tubo receptor (generador-

absorbedor) y después al sistema completamente equipado; finalmente se

programa el sistema de adquisición de datos para tomar lecturas de temperatura y

presión a través de los respectivos dispositivos de medición.

3.1 Instrumentos para medir la temperatura.

Es importante medir la temperatura en diferentes puntos del sistema, ya que nos

muestra el comportamiento térmico del mismo en sus diferentes partes, para ello

se utilizaron por su mayor precisión 3 termistores marca Cole Palmer con un rango

de temperatura de -40 a 300°F (-40 a 150°C) con una precisión de +-0.2°F desde

32 a 150°F.

Los puntos que se consideraron para medir temperatura son:

A la salida y entrada del generador-absorbedor.

A la entrada del condensador.

A la salida de la válvula de expansión.

A la entrada y salida del evaporador.

En la figura 3.1, 3.2 y 3.3 se observan la posición de los termistores y

transductores ya instalados.



Figura 3.1 Termistor y Transductor del CPC al Condensador.

Figura 3.1 Termistor y Transductor del tanque de almacenamiento al evaporador.

Figura 3.1 Termistor del evaporador al generador.

Transductor

de presión.

Termistor.

Transductor

de presión.

Termistor.



3.2 Instrumentos para medir la presión.

Se utilizaron 2 transductores de presión marca Cole Parmer (figura 3.1 y 3.2) con

una escala de medición de 0 a 500 psi, con señales de salida de 4 a 20 mA y 1 a 5

VDC; con una precisión de + - 1% con una temperatura de operación de -40 a

257°F (-40 a 125°C).

Los puntos en donde se considero importante medir la presión son:

A la entrada y salida del generador-absorbedor.

A la entrada y salida del condensador.

En el tanque de condensado.

A la salida de la válvula de expansión.

A la entrada y salida del evaporador.

Para una lectura rápida de la presión y un monitoreo constante en estos puntos se

instalaron manómetros de la marca Infra Metrón con su caratula en kg/cm 2 y en

lb/pulg 2 , lleno de líquido glicerina, con capacidad de medir hasta 300 lb/pulg 2 (21

kg/cm 2 ), con una clase de exactitud del 2.0% a escala completa.

En las figuras 3.4, 3.5 y 3.6 se observan los manómetros instalados en el sistema.

Figura 3.4 Manómetro a la salida

del generador-absorbedor.



3.3 Prueba de fugas del sistema

Es de suma importancia que al sistema, una vez armado, se le hagan pruebas de

fugas. Estas pruebas se hacen tomando en cuenta la presión de trabajo,

considerando un rango de seguridad del 25% mayor a las condiciones de trabajo,

lo cual se hace con el fin de verificar que una vez hecha la carga del par

refrigerante-absorbente no se tengan problemas de esta naturaleza ya que

cargado es mas difícil corregir estos detalles.

Figura 3.6 Manómetro a la entrada del evaporador.

Figura 3.5 Manómetro que va del

condensador al tanque de

almacenamiento.



Las pruebas de fugas se llevan a cabo inyectando nitrógeno al sistema; se usa

nitrógeno, dadas sus características químicas de ser 100% inerte, y que al ser

inyectado a temperatura ambiente o con mayor temperatura, sirve para arrastrar

impurezas como la humedad y oxigeno remanentes del aire de la tubería,

obteniendo con esto un manejo seguro y eficiente del fluido que lleve el sistema,

que en este caso es amoniaco. Como la presión de trabajo se estableció en un

rango de 8 a 12 bares, el sistema se probó a 1.25 veces la presión de trabajo

llegando a una presión de prueba de 15 bares. Una vez a esta presión se le aplica

una mezcla de agua jabonosa en cada una de la uniones de todo el sistema, en

caso de detectarse alguna fuga, se despresuriza, abriendo lentamente la válvula

de alivio y asegurándose que la presión esta en cero. Se corrige el problema

según se trate de una fuga por el lado de la cuerda de una conexión, se da un

torque adicional o se desconecta, se revisa el estado de la conexión y se aplica

nuevamente teflón si esta se aprecia en buen estado, o se sustituye si se aprecia

defectuosa. Si la fuga es por una de las válvulas, por ejemplo en el cabezal, se

puede ajustar la tuerca que aprieta el cabezal o si se tiene dudas del estado de la

válvula, se sustituye por otra. Una vez que se corrigió la fuga, se lleva a cabo el

mismo procedimiento hasta no detectar ninguna fuga; entonces todo el sistema se

deja presurizado con nitrógeno durante 12 horas para asegurar que no se

presenten fugas posteriores. Una vez que se llevo a cabo la prueba de fugas, el

sistema de desfoga del nitrógeno y se le hace vacio con el fin de sacar todo el aire

y la humedad que pudiera contener para que el ciclo termodinámico de trabajo se

lleve a cabo conforme al previsto.

3.4 Prueba neumática al tubo receptor (generador – absorbedor).

El tubo receptor del CPC fue sometido a una prueba neumática con nitrógeno para

comprobar la sanidad de las soldaduras en las tapas de los extremos y las

conexiones de entrada y salida del mismo, en la figura 3.7 se muestra el arreglo

de válvulas y manómetros para llevar a cabo la prueba, se utilizó una manguera

que soporta una presión de 500 psi (35 bar) lo cual esta sobrado para realizar la

prueba. El proceso se describe a continuación.



Gradualmente se aplicó presión al tubo receptor hasta alcanzar una presión de 15

bar que es 1.25 veces aproximadamente la presión de trabajo (12 bar), en una

primera etapa se aplico presión a 9 kg/cm 2 y se le aplico indicador universal de

fugas y se observó burbujeo en los conectores de entrada y salida del tubo

receptor, tal como se muestra en la figura 3.8 y 3.9.

Figura 3.7 Arreglo de válvulas y manómetro para

realizar la prueba neumática al tubo receptor.



Presión a 9 kg/cm2

Figura 3.8 Prueba neumática a 9 kg/cm2

Figura 3.9 Fuga en la conexión del generador-absorbedor a 9kg/cm2

Burbujeo en la

conexión del tubo

receptor debido a una

fuga.



Se procedió a retirar las conexiones del tubo receptor y se aplicó en las cuerdas

plastiacero de la marca devcon debido a que uno de los conectores ya había

enroscado a tope y por tanto no se le podía dar un torque adicional. Este

plastiacero es una resina epóxica la cual tiene gran resistencia mecánica y

resistencia a muchos productos químicos entre ellos el amoniaco que es el

elemento con el que trabajara nuestro sistema.

En la tabla 3.1 se muestra la ficha técnica del plastiacero marca devcon utilizado

para el sellado de la fuga.

PROPIEDADES TIPICAS (A SIETE DIAS DE CURADO A 24 ºC)

VOLUMEN DE SÓLIDOS 100%

VOLUMEN ESPECIFICO 439 cm3/Kg.

VIZCOSIDAD MEZCLADO PASTA

TIEMPO DE APLICACION (454 gr. a 24 ºC)

5 min.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN ASTM D695

733 Kg./cm2

DUREZA SHORE D ASTM D2240 85

RESISTENCIA A LA FLEXION ASTM D790

541 Kg./cn2

RESISTENCIA A LA TENSION CORTANTE ASTM D1002

143 Kg./cm2

CONTRACCION DE CURADO ASTM D2566

0.0006 cm./cm.

CONDUCTIVIDAD TERMICA cm./segcm2 ºC X10-3

2.65

RESISTENCIA DIELECTRICA VOLTS /0025 Mm., ASTM D149

35

Color GRIS OSCURO

RESISTENCIA A LA TEMPERATURA

SECO 121 ºC

Una vez que se aplicó la resina epóxica a las cuerdas de los conectores del tubo

receptor se sometió de nuevo a la prueba neumática aplicando una presión de

11kg/cm 2 y por un periodo de 30 minutos aproximadamente, se observo que no

presento fugas el tubo receptor en soldaduras ni en sus conectores tal como se

muestra en las figuras 3.10 y 3.11.

Tabla 3.1.- Ficha técnica del plastiacero marca devcon.



Figura 3.10 Prueba neumática al tubo receptor a 11kg/cm2 .

Figura 3.11 Prueba neumática al tubo receptor a 11kg/cm2 .

Se aplico plastiacero

transparente a ambas

conexiones para eliminar la

fuga.



Se siguió aplicando presión al tubo receptor por tiempo de 3 a 4 horas,

incrementando la presión a razón de 1kg/cm2 cada media hora aproximadamente

hasta alcanzar la presión de prueba de 15kg/cm2 y se observó que no hubieron

fugas en las soldaduras superior e inferior del tubo receptor ni en la brida en la

parte inferior tal como se muestra en las figura 3.12 y 3.13 para garantizar que el

tubo receptor esta en óptimas condiciones para ser instalado en el sistema.

Figura 3.12 Prueba neumática al tubo receptor a 15kg/cm2



3.5 Prueba neumática al sistema de tuberías.

Una vez que se hizo la prueba neumática al generador-absorbedor y se comprobó

que no tiene fugas y se instalaron los manómetros, transductores de presión y los

termistores en los puntos convenientes del sistema se procede a realizar una

última prueba neumática, esto con el fin de comprobar que no existan fugas en

todo el sistema de tuberías y garantizar que este listo para la carga de la solución

del sistema y posteriormente para la fase de evaluación experimental. El

procedimiento se describe a continuación.

Figura 3.13 Prueba neumática a la brida del tubo receptor a 16kg/cm2 .

No se observó burbujeo

durante la prueba en la junta

de las bridas.



En la figura 3.14 se muestra el arreglo de conexiones del tanque de nitrógeno al

sistema para realizar la prueba.

Figura 3.14 Conexión del tanque de nitrógeno al sistema.



Se inicio la prueba neumática aplicando presión en forma gradual hasta alcanzar

una presión de 7kg/cm 2 y se encontró la primera fuga a la salida del generador-

absorbedor como se nuestra en la figura 3.15.

Figura 3.15 Fuga a la salida del generador-absorbedor a 7kg/cm

2

Se observa

burbujeo en la

conexión.



Se le dio un apriete adicional al conector de tubing eliminando así la fuga en ese

punto del sistema.

Se continuó aplicando presión en forma gradual al sistema hasta alcanzar una

presión de 11kg/cm 2 y se presentó una fuga en la válvula de paso a la salida del

evaporador en la línea que va del evaporador al generador-absorbedor, tal como

se muestra en la figura 3.16.

Para eliminar la fuga en este punto del sistema se procedió a retirar la válvula de

paso junto con sus conexiones y se aplico un sellador industrial de la marca

Loctite 290 que esta diseñado para el sellado de componentes roscados;

posteriormente se monto la válvula en su sitio.

Figura 3.16 Fuga a la salida del evaporador a 11kg/cm 2

Se observó burbujeo

debido a las fugas.



Una vez eliminando todas las fugas existentes del sistema se alcanzó la presión

de prueba que es de 15kg/cm 2 como se muestra en la figura 3.17. Garantizando

así que el sistema se encuentra en óptimas condiciones para la fase de carga del

sistema y pruebas experimentales.

Figura 3.17 Presión de prueba neumática de 15kg/cm 2 .



3.6 Programa de Adquisición de Datos

El programa de adquisición de datos nos ayudará a adquirir y archivar datos de

medición así como visualizarlas gráficamente añadiendo o configurando gráficos

en cualquier momento, podemos también copiar datos y gráficos de mediciones en

un archivo para utilizarlos en otras aplicaciones.

Una parte importante en la instrumentación del sistema es la Unidad de

Adquisición/Conmutación de Datos Agilent 34970A de la marca hewlett packard,

ya que esta nos permitirá tener un monitoreo en tiempo real y con una medición

precisa la lectura de presión y temperatura. Este instrumento tiene es su parte

posterior tres ranuras que aceptan igual numero de tarjetas multiplexor y que

aceptan cualquier combinación de módulos de las funciones de registro y

adquisición.

3.6.1 Tarjeta multiplexor

La tarjeta multiplexor de Inducidos es el medio que va conectado a nuestros

dispositivos de medición como los son los transductores de presión y termistores

los cuales enviaran señales en forma de voltaje, ya sea el caso del termistor o en

forma de corriente de ca en el caso del transductor; esta tarjeta es de 20 canales y

puede hacer mediciones de tensión cc, tensión ca, resistencia, corriente cc,

corriente ca, frecuencia y periodo.

Figura 3.18 Unidad de Adquisición / Conmutación de Datos y la tarjeta

Multiplexor de Inducido de 20 canales HP 34901A .



3.7 Programación de los dispositivos de medición.

Una vez que ya se ha conectado los dispositivos de medición del sistema a la

tarjeta multiplexor e insertado en el instrumento de adquisición de datos, este se

conecta a un ordenador, esto con el fin de facilitar el uso del HP 34970A por medio

del software HP VEE 5.0, una aplicación basada en Windows XP, en este software

se llevara a cabo el programa de adquisición de datos de los instrumentos de

medición el cual se describe a continuación.

3.7.1 Programación un termopar tipo J en HP VEE.

Para la adquisición de datos del termopar tipo J se deben seguir los siguientes

pasos:

1. Para dar de alta el termopar tipo J Primero tenemos que dar de alta el canal

de la tarjeta multiplexor en donde se ha conectado el termopar tipo J,

primero hacemos clic en la pestaña I/0 y se hace clic en Instrument

Manager. En la ventana generada se da clic en Add Instrument y se abrirá

la ventana Device Configuration, en esta ventana nombraremos nuestro

instrumento en el campo name al cual hemos nombrado PRUEBA 1 y en el

campo interface seleccionamos serial; en el campo adress ponemos 1, en

esa misma ventana, Device Configuration, damos clic en Advanced I/O

Configuration, se abrirá otra ventana, Advanced Device Configuration, en la

pestaña General seleccionaremos ON en el campo live Mode y daremos

OK.

2. Una vez que se ha dado de alta el canal y se ha creado el puerto, creamos

una interface para comunicar todos los elementos que queramos añadir al

programa, para ello seguimos la siguiente ruta: I/O > instrument manager,

de nuevo en esta ventana podremos observar el puerto que creamos, tal

como se muestra en la siguiente figura 3.19 lo seleccionamos y damos clic

en Direct I/O.



3. Después de haber creado nuestra interface se procede a colocar un

comando de inicio del programa con la siguiente ruta: flow > start.

4. Ahora creamos un ciclo para ingresar la frecuencia con la que deseamos

que se hagan las lecturas de las mediciones, esto lo hacemos con la

siguiente ruta: Flow>Repeat>On cycle; una vez creado nuestro comando de

inicio e introducido el ciclo, unimos ambos elementos a nuestra interfaz

como se observa en la siguiente figura:

Figura 3.20 Interface en HP VEE.

Nuevo puerto creado

PUEBA 1, lo

seleccionamos y damos

clic en Direct I/O.

Figura 3.19 Se muestra nuestro puerto que hemos dado de alta para el termopar tipo J.



5. El siguiente paso es introducir el siguiente comando: "MEAS:TEMP? TC,J,

(@101)" para que nuestro programa reconozca el dispositivo de medición

que en este caso es un termopar tipo J, entre los paréntesis se ha puesto

@101 porque ese es el canal que dimos de alta. Este paso lo hacemos

como se ilustra en la siguiente figura:

6. Posteriormente se le asigna un valor a este instrumento para que se lleve a

cabo la lectura del mismo

Figura 3.21 Introducción del comando para un termopar tipo J.

Figura 3.22 Asignación de la instrucción para el termopar tipo J.

Hacemos doble clic para que

aparezca la ventana I/O transaction

Se introduce el comando para dar de

alta el termopar tipo J y damos OK.

Se asigna un valor para la

lectura del instrumento.

Hacemos doble clic para

que aparezca la pantalla

I/O Transaction.

Se cambia de WRITE a

READ.



7. Ahora se asigna un valor como señal de salida haciendo clic derecho en la

parte superior izquierda del conmutador, aparecerá una barra en la cual se

selecciona Add Trerminal>Data Output, y aparecerá un valor por default.

Modificaremos ese valor y asignamos el mismo valor que asignamos al termopar

tipo J, como se muestra en la figura 3.24.

Figura 3.23 Asignación de un valor de salida para la lectura del termopar

.tipo J.

Se cambia el valor que viene

por default “X” por “A” que es

el valor del comando.

Figura 3.24 igualamos los valores para el termopar tipo J.



El termopar tipo J ya trae de fabrica los valores para mostrar la temperatura

directa en Grados Celsius. Por ultimo se elige una ventana para poder visualizar

las lecturas del termopar siguiendo la ruta: Display>AlphaNumeric. Después

unimos el elemento AlphaNumeric a la interface y habrá quedado como se ilustra

en la figura 3.25.

3.7.2 Programación de un Termistor.

1. Llevamos a cabo el paso numero 5 del procedimiento para el termopar, en

este caso introduciremos el comando "MEAS:TEMP? THER, 2252, (@104)",

escribimos @104 porque es el canal que elegimos en nuestra tarjeta

multiplexor.

2. seguimos el paso 6 del caso anterior con la diferencia que ahora le

asignamos un valor diferente para el termistor, en este caso lo llamaremos

B.

Figura 3.25 Insertamos un AlphaNumeric para visualizar la

lectura del termopar tipo J.



3. Asignamos un valor como señal de salida como se describe en el paso 7

del caso anterior, en este caso también lo llamaremos B.

4. Al igual que el termopar tipo J, la unidad de adquisición de datos ya trae de

fabrica los valores para que el termistor de lecturas directamente en grados

Celsius. Y por ultimo agregamos el elemento AlphaNumeric para visualizar

las lecturas como se describe en el paso 7 anterior.

3.7.3 Programación de un transductor de presión.

1. seguimos el paso numero 1 del procedimiento para el termopar tipo J;

Ingresamos el comando "MEAS:VOLT:DC? (@103)" para que el programa

reconozca al transductor.

2. Repetimos el paso 6 y 7 del procedimiento para el termopar tipo J;

En este caso nombraremos con la letra C.

3. A diferencia del termopar y el termistor, en el caso de un transductor

tenemos que introducir la siguiente ecuación de de linealización:

12531250 xy para que la lectura de presión se de directamente en psi. Y

para finalizar agregamos un AlphaNumeric para visualizar las lecturas.



En la figura 3.26 se muestra el entorno gráfico del programa HP VEE 5.0 con el

programa de adquisición de datos del sistema.

3.8 Prueba de campo del programa de Adquisición de Datos

Se hizo una prueba de campo con la finalidad de comprobar el correcto

funcionamiento de los instrumentos de medición y del programa de adquisición de

datos, la prueba consiste en presurizar el sistema a diferentes presiones y hacer la

comparación entre las lecturas de los manómetros y las lecturas del sistema de

adquisición de datos para verificar que no haya una variación considerable de al

menos 1kg/cm 2 entre ambas lecturas. El procedimiento se describe a

continuación.

También se hicieron lecturas de temperatura ambiente entre los termistores y el

termopar tipo J.

Figura 3.26 Programa de adquisición de datos en HP VEE 5.0



La prueba de campo se inició presurizando el sistema alrededor de 1kg/cm 2 y se

hizo la comparación entre la lectura de los manómetros y la lectura de la unidad de

adquisición de datos y se observó que no hubo una variación significativa entre

ambas lecturas, tal como se muestra en la figura 3.27.

Figura 3.27 Prueba de campo aproximadamente a 1kg/cm 2.



La prueba continuó elevando la presión alrededor de 1.5 kg/cm 2, para esta

presión no se observó variación entre las lecturas del programa de adquisición de

datos y los manómetros como se muestra en la figura 3.28.

Figura 3.28 Prueba de campo aproximadamente a 1.5kg/cm 2.



Se elevó la presión alrededor de 4 kg/cm 2como se muestra en la figura 3.29 y se

observó que no hubo una variación significativa entre las lecturas del manómetro y

la lectura del sistema de adquisición de datos, la variación de las medidas de

presión se muestra en la grafica TIME-PRESIÓN.

Figura 3.29 Prueba de campo alrededor de 4 kg/cm 2.



Se aplicó una presión máxima alrededor de 6 kg/cm 2como se muestra en la figura

3.30 y se verificó que no hubo una variación significativa entre las lecturas del

manómetro y las lecturas del programa de adquisición de datos, también se

muestra la grafica de la variación de la presión respecto al tiempo.

Figura 3.30 Prueba de campo alrededor de 6 kg/cm 2.



Para finalizar la prueba se despresurizo el sistema hasta llegar a una presión de

0.044 kg/cm 2 en la lectura del programa de adquisición de datos como se muestra

en la figura 3.31 y se verificó que no hubo variación entre las lectura de los

manómetros y del programa de adquisición conforme se liberaba la presión del

sistema.

Figura 3.31 Prueba de campo a 0.044 kg/cm 2.



La prueba de campo se programó con una frecuencia de una medición por

segundo; en la figura 2.32 se muestra la grafica Tiempo-Presión (kg/cm 2 ) y se

observa el comportamiento de la prueba de campo, se muestra la variación de la

presión que comenzó con 2/1 cmkg hasta una presión máxima alrededor de

2/6 cmkg y después de despresurizó el sistema hasta llegar a 2/0 cmkg .

0

1

2

3

4

5

6

7

19:48:00 19:55:12 20:02:24 20:09:36 20:16:48 20:24:00 20:31:12

Pre

sió

n (

kg/c

m2

)

Tiempo

Figura 3.32 Gráfica Tiempo/Presión de la prueba de campo.



Para el caso de las lecturas de temperatura, arrojaron pequeñas diferencias entre

el termopar tipo J y los termistores, en la figura 3.33 se muestra la lectura del

termistor (THERMISTOR 1) y su gráfica Temperatura – Tiempo, posicionado a la

salida del generador-absorbedor dando una lectura de 27.1°C.

La temperatura a la salida a la salida de la válvula de expansión en la línea que va

del tanque de almacenamiento al evaporador se puede observar en la figura 3.34.

Figura 3.33 Temperatura en el THERMISTOR 1 a la salida del generador

Frecuencia Temperatura del termistor a

la salida del generador en °C.



Y por último se tomo la lectura del termistor que va del evaporador al generador-

absorbedor el cual se puede observar en la figura 3.35.

Figura 3.34 Temperatura en el THERMISTOR 2 del tanque de

almacenamiento al evaporador.

Figura 3.35 Temperatura en el THERMISTOR 2 del tanque de

almacenamiento al evaporador.



En la figura 3.36 se observa el sistema de refrigeración por absorción intermitente

instrumentado; conectado a la Unidad de Adquisición/Conmutación de datos

montado en la plataforma del laboratorio de Energía de la U.V. Campus

Coatzacoalcos.

Figura 3.36 Sistema instrumentado con el Sistema de Adquisición de Datos.

Unidad de Adquisición/Conmutación de

datos.

Concentrador Parabólico Compuesto (CPC). Condensador. Tanque de

almacenamiento.

Evaporador.

Conclusiones y recomendaciones



Las conclusiones del presente trabajo son las siguientes:

1. Se rediseñó y mejoró el tubo receptor (generador-absorbedor), se aplicó

soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) para sellar ambas tapas del generador.

2. Se rediseñó y mejoró el tanque de almacenamiento; se sustituyó por otro

tanque de mayor capacidad de presión y se instrumentó con válvulas de

nivel y tubo de vidrio para nivel.

3. Se instrumento el sistema con válvulas, manómetros, un termopar tipo J,

termistores y transductores.

4. los dispositivos seleccionados en el diseño, tales como válvulas,

conexiones y manómetros resistieron la prueba neumática, así como el

sistema de tuberías y el tubo receptor, eliminando por completo fugas en el

sistema.

5. Con el uso de la Unidad de Adquisición/Conmutación de Datos Agilent

34970A, fue mucho mas eficiente el monitoreo de las variables del sistema

al procesar y almacenar de manera rápida y sencilla las lecturas de

medición.

A manera de conclusión general se puede decir que se han cumplido los objetivos

de este trabajo: se llevo a cabo la selección de los materiales adecuados e

instrumentos de medición, la instrumentación del sistema apoyados del Programa

de Adquisición de Datos y finalmente se realizó la prueba neumática eliminando

por completo fugas en el sistema; podemos llegar a la conclusión de que el

sistema esta listo para que se haga la carga de la mezcla de trabajo y empezar la

fase de evaluación experimental.



Recomendaciones

De acuerdo a todo el tiempo invertido en este trabajo y la experiencia que me deja

el mismo, se pueden hacer las siguientes recomendaciones:

1. Al momento de seleccionar conexiones roscadas, se debe cerciorar de

conseguirlos todos por un mismo proveedor o fabricante, así se evitaran

problemas de fugas y de roscado a la hora de ensamblar la tubería del

sistema, así como sustituir conexiones roscadas que se hayan dañado de

las cuerdas.

2. Se debe hacer la correcta selección de los elementos de medición de

temperatura y presión y no sobrepasar los límites permisibles para cada

uno.

3. Se debe instalar un tercer transductor en la línea que va del evaporador al

generador-absorbedor.

4. Se debe instalar una válvula de alivio a la salida del generador-absorbedor

sobre la línea que va del generador al condensador.

5. Realizar minuciosamente las conexiones a la Unidad de Adquisición de

Datos, verificando siempre donde deben colocarse cada unos de los cables.

6. Configurar de manera correcta el Sistema de Adquisición de Datos en el

programa HP VEE u otro que cumpliera el mismo objetivo, esto para evitar

lecturas erróneas.


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http://www.cryoinfra.com/aplicaciones/item/78-servicios-especializados-de-inyecci%C3%B3n-de-nitr%C3%B3geno

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Refrigeración por absorción