DISEÑO DE CHILLER

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

AUTORES: De la cruz Egúsquiza, Saulo Homero. León Morales, Julio César.

ASESOR METODOLÓGICO: Raúl Paredes Rosario..

ASESOR ESPECIALISTA: Raúl Paredes Rosario.

A la derecha se ve la caja reductora la cual cuenta con un pequeño intercambiador de calor.

¿Cuáles son las especificaciones técnicas de un Chiller para enfriar aceite en el reductor de velocidad de las extrusoras en la empresa NORSAC S.A de la ciudad de Trujillo?

Diseñar y determinar las especificaciones técnicas de un Chiller para enfriar aceite lubricante en el reductor de velocidad de las extrusoras en la empresa NORSAC S.A de la ciudad de Trujillo. 

Determinar la capacidad del Chiller para enfriar aceite.

Determinar Determinar

las dimensiones del Chiller.

el tipo y superficie del enfriador o Chiller de reductores de velocidad.

Determinar la eficiencia del Chiller para enfriar aceite en reductores de velocidad.  Seleccionar el tipo y cantidad de refrigerante que se va a utilizar en el proceso.  Determinar la carga térmica que debe absorber el sistema de refrigeración con gas refrigerante.  Determinar el Consumo de energía.  Determinar la capacidad del compresor y/o tipo.  Determinar la capacidad del condensador y evaporador.  Seleccionar la válvula de expansión.  Seleccionar y determinar el tipo de ventilador.  Determinar el tipo de bomba de aceite. 

Con el diseño de un Chiller de enfriamiento para el aceite de cajas reductoras de velocidad se reducirá las temperaturas de operación del aceite lubricante de las extrusoras de la empresa NORSAC S.A.

Parámetro y especificaciones técnicas del intercambiador de calor (Chiller):

Parámetros de aceite lubricante (temperatura, caudal, flujo másico). Flujo másico de aire.  Temperaturas de trabajo de los aceites de las cajas reductoras.  Eficiencia del refrigerante para enfriar el aceite. 

Capacidad del compresor.  Capacidad del condensador.  Capacidad del evaporador.  Selección de válvula de Expansión.  Selección del refrigerante.  Flujo másico de refrigerante.  Selección de bomba de Recirculación. 

ESQUEMA DEL CHILLER

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACION 

Hallando la temperatura de condensación CONDENSADOR

SALTO TÉRMICO

TEMPERATURA DE CONDESACIÓN

AIRE

10 - 20 °C

Tae + 15

AGUA

10 - 17 °C

Twe + (13 a 15)

 =  + 15  = 20 + 15 = 35°

Hallando la temperatura de evaporación: diagrama Presión  –  Entalpia se selecciona una  Del temperatura de evaporación a 0 C para enfriar el aceite. °

TRAZADO DEL CICLO FRIGORÍFICO

Puntos

P abs (bar)

T°

h (kj/kg)

1

4.29

0

345

2

4.29

5

1490

3

4.29

15

1500

4

13.5

70

1590

Vesp m3/kg

0.32

RELACIÓN DE COMPRESIÓN  =

. .

 =

13.5 = 3.14 4.29

CÁLCULO DE FLUJO MÁSICO A ENFRIAR     = 4

(0.0127)   = = 1.266 ∗ 10− 4 ACEITE OMALLA 220

DENSIDAD (/ ) VELOCIDAD (/)

864 0.8

 CALOR ESPECÍFICO ( ∗°)

2.047

 = 864 0.8 1.266 ∗ 10− = 0.087 

Como el aceite a enfriar son de 3 cajas reductoras del mismo modelo. = 0.087 ∗ 3 = 0.261  = 939.6 

El calor total del aceite será   =   (∆)   = 0.261 2.047 90  55 = 18.69    =   =  í ≈ 20

Rendimiento del Evaporador 90%.   ú  .  ú  .   = →   =    18.69   = = 20.76  0.9

Cálculo y selección del compresor Producción frigorífica específica neta.  =    Reemplazando valores del diagrama de Presión  – Entalpía.

 = 1490  345 = 1145 / Flujo másico del refrigerante. .  =    Reemplazando.

 =

20 ∗ 3600 = 62.88 / 1145

Volumen de Aspiración:  =   Reemplazando.

 = 62.88 0.32 = 20.12   / Rendimiento Volumétrico del compresor. . = 1  0.05 ∗  Reemplazando.

. = 1  0.05 ∗ 3.14 = 0.843

Volumen de Barrido ó de Desplazamiento:   =   Reemplazando.

20.12  = = 23.86  / 0.843 Potencia Teórica del compresor.    =  ∗    62.88 ∗ 1590  1500    = = 1.57 = 2.1 3600

Potencia Real del compresor   

   = .

1.57    = = 1.86 = 2.5 0.843 Potencia del Motor Eléctrico     =  ∗  1.86  = = 2.17 = 3 0.90 ∗ 0.95

Selección del Compresor en catalogo FABRICANTE MODELO REFRIGERANTE N° DE COMPRESOR VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN POTENCIA FRIGORIFICA CAUDAL MÁSICO PESO DEL COMPRESOR FAJA DE TRANSMISIÓN TUBERIA DE SUCCIÓN TUBERIA DE DESCARGA

BITZER W2NA-190 R717 1 27.18 m3/h 43.33 °C 23.26 KW 71.6 kg/h 52 Kg TRAPEZOIDAL DIN7753 2XSPA 28 MM 22 MM

Selección del motor eléctrico Potencia del motor eléctrico:

   = ∗   ∗ 

Reemplazando:

2.5  = ∗ 1.2 = 3.5  →     4 0.9 ∗ 0.95

Características del motor eléctrico FABRICANTE MODELO CÓDIGO HP KW

1LA7 096-2YA60 1093 4 3

EFICIENCIA %

82

POLOS

2

TORQUE DE ARRANQUE

SIEMENS

2.3

Velocidad Neta del motor: Reemplazando:

60∗  = = 1800  # 

60∗60  = = 1800 2 Deslizamiento del motor (2%):     = 0.02 =   Reemplazando:

1800   0.02 = 1800  = 1764 

Relación de transmisión para el diámetro de polea del Motor Eléctrico.  ∗  =  ∗  Reemplazando:

750 ∗ 190 = 1764 ∗   = 80.78 

Entonces la potencia absorbida por el motor será:  = 3 ∗  ∗  ∗  Reemplazando:

3∗1000  = = 5.24 ≈ 6 . 3∗380∗0.87

De catálogo elegimos el tipo de cable, contactor, Fusible, Protector de Fusible.

KW 3

HP 4

CORRIENTE A 380 volt

PROTECCION FUSIBLE amp.

6.6

10

CABLE THHN AL AIRE

AWG

MM.

14

2.08

CARGAS TÉRMICA EN EL CONDENSADOR Flujo Másico de aire.

  . =        ∗ . =      ∗    ∗ . =  ∗  ∗ (   )

Reemp.

0.0174 ∗ 1590  345 ∗ 0.85 =  ∗ 1.0065 ∗ (30  20)   = 1.83 = 6588 /  Carga térmica útil del condensador:

   =  ∗    ∗ ..    = 0.0174 ∗ 1590  345 ∗ 0.85 = 18.41 Carga térmica total del condensador

   =  ∗       = 0.0174 ∗ 1590  345 = 21.66