ES2212308T3 - Unidad de refrigeracion por amoniaco del tipo condensador por evaporacion forzada. - Google Patents
Unidad de refrigeracion por amoniaco del tipo condensador por evaporacion forzada.Info
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Abstract
SE PROPORCIONA UNA UNIDAD DE REFRIGERACION POR AMONIACO, DEL TIPO DE CONDENSACION POR REFRIGERACION EVAPORATIVA CON MEDIOS PARA ELIMINAR EL GAS DE AMONIACO QUE HAYA PODIDO ESCAPAR. LA RECUPERACION DE LA FUGA DE GAS DE AMONIACO SE REALIZA APROVECHANDOSE LA ALTA SOLUBILIDAD DEL AMONIACO EN AGUA, POR LO CUAL EL GAS DE AMONIACO ESCAPADO SE DISUELVE EN EL AGUA DE REFRIGERACION UTILIZADA PARA UN CONDENSADOR EVAPORATIVO. LA CONSTRUCCION DE LA UNIDAD SE CARACTERIZA POR INCLUIR UNA ESTRUCTURA DE ABSORCION DEL AMONIACO EN MODO A CONTRACORRIENTE GAS/LIQUIDO, DISPUESTA EN UN ESPACIO DEL LADO INFERIOR DEL CONDENSADOR EVAPORATIVO ALOJADO EN UNA CAMARA SUPERIOR.
Description
Unidad de refrigeración por amoniaco del tipo
condensador por evaporación forzada.
La presente invención se refiere a una unidad de
refrigeración por amoniaco con una construcción totalmente compacta
que incluye un condensador por evaporación, un compresor y un
sistema de tuberías de amoniaco y, particularmente, a una unidad de
refrigeración por amoniaco del tipo condensación mediante
refrigeración por evaporación con medios de eliminación del gas
amoniaco fugado.
Se ha empleado extensamente un refrigerante
integrado a un condensador, en el que se combinan un compresor y un
condensador de forma integrada, y que se puede instalar al aire
libre, ya que i) no es necesaria una sala de máquinas para la
instalación, ii) sólo se necesita una tubería de doble sentido entre
la unidad de refrigeración y la zona de carga, iii) no sólo se puede
ahorrar espacio de instalación, sino que se puede disminuir la
instalación de tuberías en campo, iv) se puede realizar una etapa
de prueba antes del envío y de este modo se requiere menos trabajo
en el arranque in situ y similares.
En la publicación de la solicitud del modelo de
utilidad japonés examinada nº Sho 56-5025 se expone
un ejemplo de refrigerante en el que se combinan un compresor y un
condensador de forma integrada. La invención, según se observa en la
Fig. 6, comprende: un condensador por evaporación 50, que incluye un
condensador 52 en el que su principal constituyente es un serpentín
de transferencia de calor, boquillas atomizadoras de agua 58 para
atomizar agua de refrigeración sobre el condensador 52, un depósito
de agua de refrigeración 53, una tubería de alimentación de agua de
refrigeración 59 y una soplante de aspiración 63; un compresor 57;
una tubería de refrigerante 60; una fuente de agua fría 54; una
tubería complementaria de agua 61 y similares, en la que dichos
constituyentes están montados en una construcción integrada como una
unidad y alojados en la misma carcasa 51.
Con tal construcción de la unidad integrada, las
cargas de refrigeración externas 68, 68, 68 y un sistema de aporte
de agua externo 65 se conectan con la unidad mediante una tubería 67
a través de los terminales de conexión de tuberías 64, 64 provistos
en una parte de la pared de la carcasa 51, por lo que la instalación
de las tuberías de campo se reduce a una extensión tan baja como
posible.
En el caso en que se emplee amoniaco como
refrigerante, existen riesgos que conducen a graves problemas desde
el punto de vista de toxicidad y combustibilidad del material ya
que, según un informe de un instituto de investigación, un ser
humano que está muy mal afectado en la atmósfera con una
concentración de amoniaco comprendida en el intervalo de 0,5 al 1%:
se pierde una vida o se producen graves problemas en el cuerpo en un
periodo de exposición de 30 min y se establece que los limites de
explosión han de ser de 16 al 25% de contenido en volumen, lo que
demuestra que está fuga es fácil que cause explosión o accidentes
relacionados con el hombre. Para impedir una probabilidad de
accidente producido por explosión o limitarlo a un nivel mínimo,
existe una tendencia predominante en años muy recientes de que los
refrigerantes que utilizan amoniaco como refrigerante están
distribuidos entre posiciones espaciadas una de otra y que la
tubería de amoniaco está confinada dentro de cada unidad de
refrigeración que se ha distribuido.
Incluso en una unidad de refrigeración cuya
seguridad se ha conseguido aparentemente situándola en otra unidad
de forma espaciada, sin embargo, todavía no se ha establecido de
forma eficaz una medida de seguridad para el hombre desde el punto
de vista de toxicidad y combustibilidad en caso de fugas de
amoniaco.
El documento
DE-A-42 23 497 en el que se basa la
primera parte de la reivindicación 1 da a conocer una unidad de
refrigeración por amoniaco enfriada con aire que es completamente
compacta para evitar fugas incontroladas de amoniaco. Un conducto de
aire para la descarga del aire procedente de la unidad se controla
mediante un sensor de amoniaco. Tan pronto como se ha detectado
amoniaco se atomiza agua en el conducto de aire, para lavar el
amoniaco en el aire.
El funcionamiento de los condensadores por
evaporación se explica en el manual ASHRAE 1996: "Heating,
Ventilating, and Air-Conditioning Systems and
Equipment", págs 3.13 a 3.15.
Un objetivo de la invención consiste en
proporcionar una unidad de refrigeración con amoniaco eficaz que
puede recuperar eficazmente el gas de amoniaco fugado.
Este objetivo se resuelve mediante una unidad de
refrigeración tal como se expone en la reivindicación 1. Las
reivindicaciones subordinadas se refieren a formas de realización
preferidas de la invención.
Las formas de realización de la presente
invención proporcionan una unidad de refrigeración con amoniaco del
tipo de condensación mediante refrigeración por evaporación en la
que se recupera el gas amoniaco fugado utilizando la característica
que presenta el gas de alta solubilidad en agua debido a su
naturaleza polar, el agua de refrigeración utilizada para un
condensador por evaporación se emplea asimismo para disolver el gas
en el que se forma una solución, y además disminuye la temperatura
de condensación mediante la adopción del condensador por
evaporación, de forma que mejora el coste de funcionamiento de la
unidad de refrigeración.
El condensador por evaporación es un híbrido
técnico entre un condensador enfriado con agua y un condensador
enfriado con aire y tiene una función combinada de ambos
condensadores. En el condensador por evaporación, se atomiza agua de
refrigeración sobre la superficie de un serpentín de transferencia
de calor por el que circula refrigerante y se envía una corriente de
aire sobre la superficie húmeda del serpentín de transferencia de
calor para provocar que el agua que permanece sobre la superficie se
evapore. El calor latente de evaporación requerido para la
evaporación del agua se utiliza a continuación para enfriar y
condensar amoniaco como refrigerante. El agua de refrigeración
atomizada después de la evaporación cae por gravedad dentro de un
depósito bajo el serpentín de transferencia de calor y a
continuación se envía hasta un cabezal de atomización de agua
mediante una bomba de circulación para efectuar la circulación entre
el depósito y el cabezal de atomización de agua.
El tiro de aire alrededor del serpentín de
transferencia de calor se suministra mediante una soplante de
aspiración que está dispuesta en una posición superior y guía el
aire para que circule hacia arriba por aspiración o mediante una
soplante de tiro forzado que está dispuesta en la parte inferior del
lateral y obliga al aire a circular hacia arriba por tiro
forzado.
Por consiguiente, las formas de realización de la
presente invención proporcionan unidades de refrigeración por
amoniaco del tipo de condensación mediante refrigeración por
evaporación, que son seguras y pueden eliminar el gas amoniaco
fugado y que corresponden respectivamente a las unidades de tipo
aspiración y de tipo tiro forzado.
Una unidad de refrigeración de tipo condensación
mediante refrigeración por evaporación de una forma de realización
de la presente invención es una unidad de refrigeración con una
construcción totalmente compacta situada fuera en otra unidad, que
está provista de una cámara superior para alojar un condensador por
evaporación que condensa gas amoniaco y una cámara inferior para
alojar un comprensor que comprime gas amoniaco y un sistema de
tuberías de amoniaco, y comprende: medios de disolución por contacto
en los que el gas amoniaco fugado del sistema de tuberías de
amoniaco se guía a la cámara superior desde la cámara inferior y se
puede disolver por contacto con la atomización de agua de
refrigeración para el condensador por evaporación; y medios de
recuperación de amoniaco acuoso.
Los medios de disolución por contacto comprenden:
una guía de gas construida de canales abiertos hacia arriba que
tienen cada uno una forma semicilíndrica para recuperar el agua de
refrigeración atomizada y canales abiertos hacia abajo que tienen
una forma semicilíndrica, no sólo para guiar el agua de
refrigeración atomizada en los canales de recuperación interceptando
una corriente hacia abajo directa del agua de refrigeración
atomizada dentro de los intersticios entre los canales abiertos
hacia arriba, sino que forman conductos de desvío del gas amoniaco
fugado para la corriente hacia arriba y realizando de este modo la
disolución por contacto del gas-líquido, mientras
que están provistos intersticios para permitir una corriente hacia
arriba de gas amoniaco fugado a través de éstos en el espacio bajo
el condensador por evaporación en la cámara superior. Además, la
cámara superior, que incluye la guía de gas y el condensador por
evaporación, está provisto además de una soplante de aspiración
equipada en ésta de forma que se produce una presión reducida en
ésta y de este modo se forma un conducto general para una corriente
de gas desde la cámara inferior a la cámara superior y además en el
exterior del paquete, en el que se insertan los medios de absorción
y recuperación de amoniaco en el conducto general tal como se
describió anteriormente.
Se puede construir otro medio de disolución por
contacto de modo que el medio está provisto de un grupo de tres o
más filas de canales inclinados en paralelo para la recuperación de
la atomización del agua de refrigeración de diferentes niveles en
vertical que están dispuestos verticalmente en forma de
zig-zag mientras que están provistos intersticios
para permitir un flujo hacia arriba de gas amoniaco fugado a través
de éstos en un espacio bajo el condensador por evaporación en la
cámara superior, en la que los canales en cada segundo nivel y los
siguientes niveles hacia abajo se insertan respectivamente en
espacios celulares de una estructura en panal que tiene cada uno
forma de prisma hexagonal o casi hexagonal, y comprende: secciones
de mezcla gas/líquido a contracorriente formada cada una a lo largo
de ambos lados de un canal insertado en un espacio celular y una
corriente hacia abajo de agua de refrigeración atomizada desde una
parte superior; una guía de gas para permitir una corriente de gas
suministrada para guiar una corriente hacia arriba de gas amoniaco
fugado, mientras que se impide que exista una corriente hacia abajo
de agua de refrigeración atomizada en un intersticio entre los
canales adyacentes en la fila del nivel inferior; y una presión
negativa de la soplante de aspiración que produce la corriente hacia
arriba de gas amoniaco fugado.
Además, el medio de disolución por contacto se
puede construir de modo que el gas de amoniaco fugado se pueda
disolver por contacto en la atomización de agua refrigerada con la
ayuda de un conducto de guía de corriente para el gas amoniaco
fugado provisto en el lado de la aspiración de una soplante de tiro
forzado en la cámara superior que se comunica desde la cámara
inferior completamente estanca al gas y de una presión negativa en
el lado de la aspiración.
El medio de recuperación de amoniaco acuoso
comprende: un depósito de agua de refrigeración de recuperación y de
circulación, que está comunicado con la parte inferior de la cámara
superior y que está dispuesto en el lateral de la cámara inferior;
un detector de amoniaco y una bomba de circulación de agua de
refrigeración. Por consiguiente, según una unidad de refrigeración
del tipo de condensación de refrigeración por evaporación de un
forma de realización de la presente invención, la unidad posee una
construcción compacta de forma íntegra que comprende las dos
cámaras, superior e inferior, en las que, por ejemplo, en el caso
del tipo de aspiración, la cámara superior está provista de una
soplante de aspiración en la parte superior y un condensador por
evaporación que comprende boquillas de atomización de agua de
refrigeración dispuestas bajo la soplante de aspiración para la
producción de atomización de agua de refrigeración y un serpentín de
transferencia de calor que se utiliza para condensar el amoniaco
refrigerante situado además bajo las boquillas de atomización de
agua de refrigeración, mientras que la cámara inferior está provista
de un compresor para comprimir amoniaco que es el refrigerante y de
dispositivos y partes que incluyen un sistema de tuberías de
amoniaco de forma que se construye una unidad de refrigeración de
tipo instalación distribuida, totalmente compacta, en la que la
unidad comprende además: el medio de disolución por contacto por el
que el gas amoniaco fugado del sistema de tuberías de amoniaco se
guía a la cámara superior desde la cámara inferior y se puede
disolver por contacto en la atomización del agua de refrigeración
del condensador por evaporación; y medio de recuperación del
amoniaco acuoso, de forma que se establezca una medida de seguridad
contra el gas amoniaco fugado.
El medio de disolución por contacto comprende
constituciones que corresponden respectivamente a un condensador por
evaporación de tipo tiro forzado y a un condensador por evaporación
de tipo aspiración. Un medio de disolución por contacto
correspondiente al condensador por evaporación de tipo tiro forzado
está constituido por un conducto de guía de la corriente para el gas
amoniaco fugado provisto cerca de una boca de aspiración de una
soplante de tiro forzado en la cámara superior que está comunicada
desde la cámara inferior perfectamente estanca al gas y por una
presión negativa en el lado de la aspiración.
Esto es, el gas amoniaco fugado producido en la
cámara inferior se guía a la parte de la aspiración de la soplante
de tiro forzado en la cámara superior bajo la influencia de una
presión negativa en el lado de la aspiración. A continuación, el gas
amoniaco guiado es llevado a la atomización del agua de
refrigeración para formar amoniaco acuoso por disolución por
contacto.
De este modo se produce amoniaco acuoso y la
corriente de agua de refrigeración atomizada dentro de un depósito
de refrigeración en una sección intermedia que se forma en la parte
del fondo de la cámara superior y se almacena en el depósito.
Un medio de disolución por contacto
correspondiente a un condensador por evaporación de tipo aspiración
está constituido por: intersticios a modo de ranuras para el
conducto de gas amoniaco provistos en una pared límite entre las
cámaras superior e inferior; una guía para amoniaco gas fugado
construida en los intersticios en un grupo de varios canales
abiertos hacia arriba que tiene cada uno una forma semicilíndrica
dispuesta en una disposición lateral de filas inclinadas paralelas y
intersticios en un grupo de canales abiertos hacia abajo que tiene
cada uno forma semicilíndrica provistos de forma que cada canal en
el grupo de canales abiertos hacia abajo cubre un intersticio en el
grupo de canales abiertos hacia arriba; y una presión de aspiración
de una soplante de aspiración.
Esto es, el gas amoniaco fugado producido en la
cámara inferior asciende a través de los intersticios a modo de
ranuras provistos en la pared límite entre la cámara inferior y la
cámara superior por la presión de aspiración y además asciende
atravesándose en su trayectoria por la guía de gas amoniaco fugado
construida a partir de los intersticios en el grupo de canales
abiertos hacia arriba y los intersticios en el grupo de canales
abiertos hacia abajo dispuestos lateralmente en un espacio por
encima de los canales abiertos hacia arriba otra vez por la presión
de aspiración, durante la cual el gas amoniaco fugado se disuelve en
el agua de refrigeración atomizada por contacto para formar amoniaco
acuoso.
A continuación, se describe cómo circulan el
amoniaco acuoso formado de este modo y la corriente de agua de
refrigeración atomizada.
El paso de la corriente descendente hacia los
intersticios formados entre los canales abiertos hacia arriba está
interceptado por los canales abiertos hacia abajo, toda la corriente
de agua de refrigeración y de amoniaco acuoso en los canales
abiertos hacia arriba y además la corriente hacia abajo en un
depósito de agua de refrigeración provisto en una cavidad en una
posición más baja por la propia inclinación de los canales
dispuestos lateralmente y se almacena en el depósito.
Se puede construir un medio de disolución por
contacto correspondiente al condensador por evaporación de tipo
aspiración de la forma siguiente.
Esto es, se disponen verticalmente en
zig-zag tres o más filas laterales de canales
inclinados en paralelo a diferentes niveles adyacentes en vertical y
mientras se forman los espacios celulares de una estructura en panal
en la segunda fila más alta, cada uno de cuyos espacios tiene forma
de prisma hexagonal o de prisma casi hexagonal con una abertura
hacia arriba en colaboración con los canales de la primera fila de
canales en ambos lados de un espacio celular en la segunda fila de
canales más alta, se forman espacios celulares de una estructura en
panal también en la tercera fila más alta y en cada una de las
siguientes hacia abajo respectivamente, cada uno de cuyos espacios
tiene forma de prisma hexagonal o de prisma casi hexagonal con una
parte superior casi cerrada en colaboración con los canales en la
fila de canales que se dirige por encima de la tercera fila más alta
o una de las filas de canales siguientes a lo largo de ambos lados
de un canal espacio celular en la tercera fila más alta o una de las
filas de canales siguientes. Una corriente ascendente de gas
amoniaco fugado formada a lo largo de ambos lados de un canal
alojado en un espacio celular abierto hacia arriba o un espacio
celular cerrado de estructura en panal y una corriente descendente
de agua de refrigeración atomizada desde una parte superior forman
un cruce, sección de mezcla de gas/líquido a contracorriente.
En la construcción descrita anteriormente, el gas
amoniaco fugado asciende atravesando su sinuosa trayectoria a través
de canales que están dispuestos en vertical y en
zig-zag por medio de los intersticios provistos en
el techo de la cámara inferior desde la cámara inferior por efecto
de la presión negativa producida por la soplante de aspiración,
durante el cual el gas amoniaco fugado se somete repetidamente al
contacto gas/líquido de un cruce, en contracorriente con el agua de
refrigeración atomizada desde una parte superior en las secciones de
mezcla gas/líquido en los espacios celulares en una estructura en
panal multicapa y como resultado el gas amoniaco fugado se absorbe
suficientemente en el agua de refrigeración, por lo que el agua de
refrigeración con amoniaco absorbido en ésta circula por los canales
inclinados y alcanza el depósito de agua de refrigeración provisto
en una cavidad en la posición inferior y se almacena en éste.
Una guía de gas para permitir que circule un gas
está provista para guíar una corriente hacia arriba de gas amoniaco
fugado, a la vez que impide que aparezca una corriente hacia abajo
del agua de refrigeración atomizada en un intersticio entre los
canales adyacentes en el nivel más bajo y de este modo se intercepta
el paso de agua de refrigeración atomizada hacia la cámara
inferior.
Es preferible que los canales tengan forma de
casco y la forma es adecuada para insertar el canal en uno de los
espacios celulares en una estructura en panal.
Se construyen medios de recuperación tal como los
descritos anteriormente a partir de un depósito de agua de
refrigeración que está provisto en el lateral de la cámara inferior
o en el lateral de la cámara superior, un detector de amoniaco y una
bomba circulante de agua de refrigeración.
La Fig. 1 es una representación esquemática que
presenta un ejemplo de un estado operativo de la circulación de
refrigerante y un condensador por evaporación cuando se utiliza una
unidad de refrigeración del tipo de condensación mediante
refrigeración por evaporación (tipo de aspiración) para la
producción de hielo dinámico.
La Fig. 2 es una vista esquemática en sección
longitudinal que presenta una construcción en el caso de la unidad
de refrigeración con amoniaco del tipo de condensación mediante
refrigeración por evaporación de tiro forzado de un ejemplo útil
para comprender la invención.
La Fig. 3(A) es una vista esquemática en
sección longitudinal que presenta una construcción en el caso de una
unidad de refrigeración con amoniaco del tipo de condensación
mediante refrigeración por evaporación, por aspiración, de la
presente invención y la Fig. 3(B) es una vista lateral tomada
en la dirección de una flecha de doble punta
III-III.
Las Fig. 4(A) a 4(C) presentan una
forma de realización en la presente invención de medios de
disolución por contacto de una unidad de refrigeración con amoniaco
del tipo de condensación mediante refrigeración por evaporación, por
aspiración, la Fig. 4(A) es una vista en sección longitudinal
que presenta una disposición, la Fig. 4(B) es una vista
lateral tomada en la dirección de una flecha de doble punta
IVB-IVB de la Fig. 4(A) y su área del medio
presenta una disposición de canales en zig-zag a la
vez que se eliminan las partes de conexión y la Fig. 4(C) es
una vista ampliada del área D de la Fig. 4(B).
Las Fig. 5(A) a 5(C) presentan una
forma de realización de la presente invención del medio de
disolución por contacto de una unidad de refrigeración con amoniaco
del tipo de condensación mediante refrigeración por evaporación, por
aspiración, la Fig. 5(A) es una vista en sección longitudinal
que presenta una disposición, la Fig. 5(B) es una vista
lateral tomada en la dirección de una flecha de doble punta
VB-VB de la Fig. 5(A) y su área del medio
presenta una disposición de canales en zig-zag a la
vez que se eliminan las partes de conexión y la Fig. 5(C) es
una vista ampliada del área E de la Fig. 5(B).
La Fig. 6 es una vista esquemática que presenta
un refrigerante de tipo condensación mediante refrigeración por
evaporación.
Se describen las marcas numéricas de los
principales constituyentes de las figuras: 10 indica un compresor,
11 un separador de aceite, 12 un preenfriador, 13 un serpentín de
transferencia de calor, 15 boquillas de atomizadores de agua de
refrigeración, 17, 17a y 17b, 18, un depósito de agua de
refrigeración, 19, una soplante de aspiración, 21 una soplante de
tiro forzado, 22 una boca de purga, 22a y 22b la cámara superior,
23a y 23b la cámara inferior, 25 un grupo de canales abiertos hacia
arriba, 26 un grupo de canales abiertos hacia abajo, 27 intersticios
a modo de ranuras, 30 conducto guía de corriente, 31 ranuras de
entrada de aire exterior, 35, 36, 38, 40, 41, 42, 43 un canal de
tipo casco y 38, 42a una placa de guía.
A continuación se detalla la presente invención
utilizando las formas de realización mostradas en las figuras. Debe
indicarse que, sin embargo, las dimensiones, materiales, formas de
los constituyentes y relaciones de posición de los constituyentes en
el orden en que se describen en las formas de realización no
pretenden limitar la presente invención a la descripción a menos que
se especifique de otra manera, sino más bien se muestran únicamente
para ejemplificar los objetivos.
La Fig. 1 es una representación esquemática que
presenta un ejemplo de un estado operativo de la circulación del
refrigerante y un condensador por evaporación cuando se utiliza una
unidad de refrigeración del tipo de condensación mediante
refrigeración por evaporación (tipo de aspiración) para la
producción de hielo dinámico. La Fig. 2 es una vista esquemática en
sección longitudinal que presenta una construcción en el caso de la
unidad de refrigeración con amoniaco del tipo de condensación
mediante refrigeración por evaporación de tiro forzado de un ejemplo
útil para comprender la presente invención. La Fig. 3(A) es
una vista esquemática en sección longitudinal que presenta una
construcción en el caso de una unidad de refrigeración con amoniaco
del tipo de condensación mediante refrigeración por evaporación,
de aspiración, de la presente invención y la Fig. 3(B) es una
vista lateral tomada en la dirección de una flecha de doble punta
III-III.
Las Fig. 4(A) a 4(C) y las Fig.
5(A) a 5(C) respectivamente son vistas en sección
longitudinal, vistas laterales tomadas en la dirección de las
flechas de doble punta IVB-IVB y
VB-VB de las vistas en sección y de las vistas
ampliadas de las áreas D y E de las vistas laterales que muestran la
primera y segunda formas de realización diferentes de la forma de
realización de la Fig. 3(A) y 3(B).
Como se muestra en la Fig. 1, la unidad de
refrigeración de condensación mediante refrigeración por evaporación
aloja un compresor 10, un separador de aceite 12, elementos
constituyentes que incluyen tubería refrigerante y similares en la
cámara inferior, no mostrados, mientras que la unidad aloja un
condensador por evaporación que incluye un serpentín de
transferencia de calor 13, boquillas atomizadoras de agua de
refrigeración 15, una soplante (en este caso, una soplante de
aspiración) 19, un depósito de agua de refrigeración 17, una bomba
de circulación 16, tubería de agua de refrigeración y similares en
la cámara superior, no mostrados, en la que se combinan la cámara
inferior y la cámara superior en una construcción compacta integrada
y el paquete de refrigeración que ha llevado a cabo ya una serie de
pruebas en una fábrica de un fabricante se instala cerca de un
aparato productor de hielo dinámico 20 como carga y, por lo tanto,
no es únicamente una longitud total de tubería de aporte de
refrigerante para minimizar la carga y disminuir el número de juntas
en la tubería en la instalación en campo a su nivel mínimo, sino que
se minimizan los riesgos y daños producidos por la fuga de
refrigerante y similares.
En la unidad de refrigeración de tipo
condensación mediante refrigeración por evaporación, el refrigerante
se transforma mediante el compresor 10 en una masa comprimida a alta
temperatura, el aceite lubricante para el compresor se separa en el
separador de aceite 11 y a continuación se suministra al condensador
por evaporación 18 después del preenfriamiento en el preenfriador
12.
En el condensador por evaporación 18, no sólo el
serpentín de transferencia de calor 13 recibe la atomización del
agua de refrigeración de las boquillas de agua de refrigeración 15,
sino que recibe refrigeración por aire mediante la soplante de
aspiración 19 y la evaporación del agua de refrigeración por las
fuerzas del tiro de aspiración en la superficie del serpentín de
transferencia de calor 13, de modo que el refrigerante que circula
en el serpentín de transferencia de calor 13 recibe refrigeración
eficaz mediante la transferencia del calor latente de evaporación
del agua y transferencia de calor sensible debida a la redución de
la temperatura del aire del medio.
El agua de refrigeración atomizada es una forma
atomizada que humedece la superficie del serpentín de transferencia
de calor 13 y después de esto parte del agua se descarga en la
superficie exterior, tal como se describió anteriormente. El resto
del agua que cae en una parte inferior sin evaporación se mezcla con
el agua en el depósito de agua de refrigeración 17 y a continuación
se atomiza por segunda vez mediante la bomba de circulación 16.
Una unidad de refrigeración por amoniaco de tipo
condensación mediante refrigeración por evaporación de la presente
invención opera de tal manera que el gas amoniaco fugado se somete a
disolución por contacto con el agua de refrigeración atomizada
mediante los medios de disolución por contacto para formar amoniaco
acuoso cuyo medio se constituye utilizando la atomización del agua
de refrigeración producida en forma atomizada y una presión negativa
para la aspiración, en el caso de una soplante de aspiración, o una
presión de tiro forzado, en el caso de una soplante de tiro forzado,
en el condensador por evaporación descrito anteriormente.
Las unidades de refrigeración por amoniaco de
tipo condensación mediante refrigeración por evaporación de la
presente invención que tienen medios de disolución por contacto se
construyen de dos formas diferentes, de aspiración y de tiro
forzado, las cuales se describen a continuación.
En la Fig. 2, se presenta una construcción
esquemática en el caso de tiro forzado de una unidad de
refrigeración por amoniaco de tipo condensación mediante
refrigeración por evaporación de un ejemplo útil para comprender la
presente invención.
Como se puede apreciar en la figura, la unidad se
construye en el conjunto de una construcción integrada con una
cámara superior 22a y una cámara inferior 23a está provista de un
límite estanco al gas entre sus cámaras superior e inferior, un
depósito de agua de refrigeración se construye en una cavidad que
está situada en una parte más abajo de una soplante de tiro forzado
21 provista en el lado izquierdo de la unidad, un conducto de guía
del flujo 30 que comunica el lado de aspiración de la soplante de
tiro forzado 21 y la cámara inferior y unas ranuras de entrada de
aire exterior 31 se construyen en el lado derecho de la cámara
inferior.
El gas amoniaco fugado producido en la cámara
inferior 23a es aspirado a la cámara superior 22a con la ayuda de
una presión negativa de la soplante de tiro forzado 21, como se
muestra mediante una línea de punto y raya a través del conducto de
guía de flujo 30, a continuación asciende además como se muestra
mediante un línea de raya y dos puntos mediante una presión de tiro
forzado, durante la cual el gas amoniaco fugado se somete a
disolución por contacto con atomización de agua de refrigeración
procedente de las boquillas de atomización de agua de refrigeración
15 para formar amoniaco acuoso, el amoniaco acuoso cae en el
depósito de agua de refrigeración 17a dispuesto en una parte
inferior para almacenarse en éste y de este modo el amoniaco acuoso
añadido se circula además por medio de la bomba de circulación, no
mostrada, junto con el agua de refrigeración que ya está en el
depósito con el fin de ser atomizada otra vez.
Como se muestra en la figura, la cámara inferior
23a aloja el compresor 10, el separador de aceite 11, el
preenfriador 12 y la tubería de refrigerante en éste, mientras que
la cámara superior 22a aloja el condensador por evaporación 1
construido a partir de la soplante de tiro forzado 21, las boquillas
de atomización de agua de refrigeración 15, el intercambiador de
calor 13 y el depósito de agua de refrigeración 17a.
En la Fig. 3(A), se presenta una vista
esquemática en sección longitudinal que muestra una construcción de
una forma de realización en el caso de una unidad de refrigeración
por amoniaco de tipo de condensación mediante refrigeración por
evaporación, de aspiración, de la presente invención y en la Fig.
3(B) se muestra una vista lateral tomada en la dirección de
una flecha de doble punta III-III de la Fig.
3(A).
Como se observa en la figura, están provistos
intersticios a modo de ranuras 27 a través de los cuales puede
circular una corriente ascendente de gas amoniaco en una pared
límite de la parte superior entre la cámara superior 22b y la cámara
inferior 23b, un grupo de filas de canales abiertos hacia arriba 25,
cada canal con una forma semicilíndrica, se disponen lateralmente de
forma inclinada en paralelo por encima de los intersticios a modo de
ranuras mientras que un grupo de filas de canales abiertos hacia
abajo 26, cada canal con una forma semicilíndrica, están dispuestas
por encima del grupo de filas de canales abiertos hacia arriba a fin
de cubrir los intersticios 25a en cada una de las filas de canales
hacia arriba 25, de modo que se forma una guía para el gas amoniaco
fugado, un depósito de agua de refrigeración 17b está dispuesto en
el lado izquierdo de la cámara inferior 23b y se construyen ranuras
de entrada de aire exterior 31 en el lado derecho de la misma.
En la construcción descrita anteriormente, el gas
amoniaco producido en la cámara inferior 23b asciende hacia los
intersticios a modo de ranuras 27 como muestra la linea de punto y
raya, pasa a través de los intersticios 25a en el grupo de canales
abiertos hacia arriba 25 después de circular a través de
intersticios a modo de ranuras 27, pasa además atravesando su
trayectoria por la guía de gas amoniaco fugado formada por los
intersticios 26a en las filas de canales abiertos hacia abajo 26 y a
continuación todavía asciende más con la ayuda de una presión
negativa de la soplante de aspiración 19. Durante el movimiento
hacia arriba del gas amoniaco fugado, el gas amoniaco fugado se
somete a disolución por contacto para disolverse en la atomización
del agua de refrigeración y el gas amoniaco fugado después de la
disolución por contacto forma amoniaco acuoso y cae hacia abajo por
gravedad.
Las filas de canales abiertos hacia abajo 26
interceptan un paso de corriente hacia abajo de este amoniaco acuoso
formado y la atomización del agua de refrigeración a los
intersticios en las filas de canales abiertos hacia arriba 25 como
muestran las flechas de línea estrecha y como resultado, todo el
agua de refrigeración y todo el amoniaco acuoso se asegura que
fluyen en canales hacia arriba 25 y se alojan dentro de sus espacios
internos.
Además, el amoniaco acuoso alojado de este modo y
la corriente de agua de refrigeración atomizada hacia abajo en los
canales con la inclinación apropiada en el depósito de agua de
refrigeración 17b situado en una posición inferior que se ha de
almacenar en el mismo y por lo tanto el amoniaco acuoso recién
llegado y el agua de refrigeración de la atomización son circulados
de nuevo por la bomba de circulación, no mostrada, para la
atomización a través de las boquillas del agua de refrigeración 15
junto con el agua de refrigeración ya reservada en el depósito de
agua de refrigeración 17b.
Como se muestra en la Fig. 3(A), la cámara
inferior 23b comprende el compresor 10, el separador de aceite 11,
el preenfriador 12 y la tubería de refrigerante, mientras que la
cámara superior 22b comprende el condensador por evaporación 18
construido a partir de la soplante de aspiración 19, las boquillas
de atomización de agua de refrigeración 15, el serpentín de
transferencia de calor 13 y el depósito de agua de refrigeración
17b.
Los depósitos de agua de refrigeración 17a y 17b,
un detector de amoniaco tal como un medidor de pH o un medidor de
conductividad equipado en el depósito de agua de refrigeración y una
bomba de circulación constituyen los medios de recuperación de
amoniaco acuoso que puede tratar con seguridad de forma apropiada el
gas amoniaco fugado.
En las Fig. 4(A) a 4(C) y
5(A) a 5(C), se presentan las formas de realización
del medio de disolución por contacto además de la de la unidad de
refrigeración por amoniaco del tipo de condensación mediante
refrigeración por evaporación, de aspiración, mostrado en las Fig.
3(A) y 3(B).
La Fig. 4(A) es una vista en sección
longitudinal que presenta una disposición, la Fig. 4(B) es
una vista lateral tomada en la dirección de una flecha de doble
punta IVB-IVB de la Fig. 4(A) y su área media
muestra una disposición de canales en zig-zag a la
vez que se eliminan las partes de conexión y la Fig. 4(C) es
una vista ampliada de un área D de la Fig. 4(B).
Como se observa en la vista en sección
longitudinal de la Fig. 4(A) y Fig. 4(B), tres filas
de canales inclinados paralelos de tipo casco a diferentes niveles
en vertical que están dispuestas verticalmente en
zig-zag están provistas a lo largo de una cara
límite con intersticios a modo de rendijas 27, entre la cámara
inferior y la cámara superior con dos elementos de soporte 39a y
39b, interpuestos entre éstas y de este modo, como se observa en la
vista ampliada de la Fig. 4(C), se construyen los espacios
celulares en una estructura en panal.
En una fila más arriba de canales, están
provistos los canales 35, 35, 35, ..., en la segunda fila hacia
abajo están provistos los canales 36, 36, 36, ... que se alojan en
los espacios celulares que tiene cada uno una forma de prisma casi
hexagonal que carece de parte superior en una estructura en panal en
los respectivos fondos de los espacios celulares, en la tercera
fila, están provistos los canales 38, 38, 38 ... que se alojan en
los espacios celulares con forma de prisma hexagonal cada uno en una
estructura en panal en los respectivos fondos de los espacios
celulares y una placa de guía 37 está provista bajo los canales 36
para cubrir el borde superior de cada uno de los canales más
inferiores que son adyacentes al canal 36 por encima de la fila del
canal más bajo en el punto intermedio hacia su centro dejando una
abertura larga, estrecha en el centro del canal para que el agua de
refrigeración atomizada intercepte e impida el goteo hacia abajo a
la cara límite en la que están provistos intersticios a modo de
ranuras.
En el medio de la disolución por contacto que
forman los espacios celulares en una estructura en panal, como se
observa en la Fig. 4(C), una corriente hacia arriba de gas
amoniaco fugado, que está representada por una linea llena, que es
aspirada por una presión negativa de la soplante de aspiración 19 a
través de los espacios entre los bordes de los canales 38 en las
filas más bajas y la placa de guía 37 se someten a contacto en flujo
cruzado/contracorriente con el flujo descendente del agua de
refrigeración atomizada representado por una línea de puntos para
llevar a cabo una disolución suficiente de la mezcla gas/líquido y
de este modo la disolución disuelta de la mezcla formada circula
hacia abajo en los canales 38 de una fila dispuesta directamente en
su posición inferior y se recupera y se almacena en el depósito de
agua de refrigeración 17b como se muestra en la Fig. 4(A)
circulando hacia abajo en los canales 38.
El gas descrito anteriormente y la mezcla de
líquido se conducen a espacios celulares en panal en los que se
alojan los canales en la segunda disposición de la misma forma y se
recupera una solución disuelta de la mezcla circulando hacia abajo
en los canales 36, 36, ...
Parte del agua de refrigeración atomizada se
recupera tal cual circulando hacia abajo en los canales 35, 35, 35
... de la fila más alta.
Las Fig. 5(A) a 5(C) son vistas que
muestran la segunda forma de realización diferente de las Fig.
3(A) y 3(B), la Fig. 5(A) es una vista en
sección logitudinal que muestra una disposición de la mitad
superior, en la que la mitad inferior está parcialmente seccionada,
la Fig. 5(B) es una vista lateral tomada en la dirección de
un flecha de doble punta VB-VB de la Fig.
5(A) y su área media muestra una disposición de canales en
zig-zag a la vez que se eliminan las partes de
conexión y la Fig. 5(C) es una vista ampliada de un área E de
la Fig. 5(B).
Como se observa en la vista en sección
longitudinal de la Fig. 5(A) y Fig. 5(B), cuatro filas
de canales inclinados paralelos de tipo casco de diferentes niveles
en vertical que están dispuestos verticalmente en
zig-zag están provistos a lo largo de la cara límite
con intersticios a modo de ranuras 27 entre la cámara inferior y una
cámara superior con un acero forjado 44 que es un soporte de metal y
los elementos de soporte 44a, 44b, 44c, 44d interpuestos entre la
fila del canal más bajo y el límite o entre las filas de canales y
de este modo como se observa en la vista ampliada de la Fig.
5(C), se construyen los espacios celulares en una estructura
en panal.
En una fila superior de canales, están provistos
los canales 43, 43, 43, ..., en la segunda fila hacia abajo están
provistos los canales 40, 40, 40, ... que se alojan en los espacios
celulares en panal que tiene cada uno una forma de prisma casi
hexagonal que carece de parte superior en una estructura en panal en
los respectivos fondos, están provistos en cada uno de los canales
41, 41, 41 de la tercera fila y los canales 42, 42, 42, ... de la
fila más baja que se se alojan en los espacios celulares en un panal
cada uno con forma de prisma hexagonal en una estructura en panal en
los respectivos fondos, y una placa de guía 42a está provista bajo
los canales 41 para cubrir el borde superior de cada uno de los
canales más bajos que están adyacentes al canal 36 por encima de la
fila de canales más bajos en el punto intermedio hacia su centro,
dejando una abertura larga, estrecha en el centro del canal para que
el agua de refrigeración atomizada se intercepte e impida el goteo
hacia abajo a la cara límite en la que están provistos intersticios
a modo de ranuras 27.
En el medio de la disolución por contacto que
forman los espacios celulares en una estructura en panal, como se
observa en la Fig. 5(C), una corriente hacia arriba de gas
amoniaco fugado que está representada por una linea llena que es
aspirada por una presión negativa de la soplante de aspiración 19 a
través de los espacios entre los bordes de los canales 42 en las
filas más bajas y la placa de guía 42a se somete a contacto en flujo
cruzado/contracorriente con un flujo descendente del agua de
refrigeración atomizada representado por una línea de puntos para
llevar a cabo una disolución suficiente de la mezcla gas/líquido y
de este modo la disolución disuelta de la mezcla formada circula
hacia abajo en los canales 42 de una fila dispuesta directamente en
su posición inferior y se recupera y almacena en el depósito de agua
de refrigeración 17b como se muestra en la Fig. 5(A) que
circula hacia abajo en los canales 42.
El gas descrito anteriormente y la mezcla de
líquido se conducen a espacios celulares en panal en la que los
canales en la segunda disposición están alojados de la misma forma y
se recupera una solución directa de mezcla circulando hacia abajo en
los canales 40, 41, ...
Parte del agua de refrigeración atomizada se
recupera como tal circulando hacia abajo en los canales 43, 43, 43,
... de la fila más alta.
Además, las placas de guía 42a se curvan hacia
abajo en ambos extremos y de este modo el agua de refrigeración
atomizada es fácil que circule hacia abajo hacia ambos extremos,
mientras que la profundidad de los canales en una fila superior a es
mayor que en una fila inferior.
Las disposiciones en zig-zag
representadas en las Fig. 4(A) a 4(C) y 5(A) a
5(C) pueden ser de varios niveles que exceden los tres o
cuatro niveles representados en las figuras. Además, la placa de
guía y los canales y similares están fabricados preferentemente
utilizando una lámina de acero galvanizado que es anticorrosiva.
Utilizando las construcciones anteriores de la
presente invención, se puede proporcionar una unidad de
refrigeración con seguridad y eficacia que está situada en otra
unidad de forma espaciada para hacer frente a las fugas de gas
amoniaco que son las que más preocupan cuando se emplea amoniaco
como refrigerante. Se adopta la disposición de canales paralelos en
múltiples niveles en zig-zag verticalmente, la
mezcla gas/líquido en flujo cruzado, a contracorriente se consigue
en espacios celulares en panal y de este modo se puede realizar con
buena eficacia la absorción del gas amoniaco fugado por la
atomización del agua de refrigeración.
Claims (5)
1. Unidad de refrigeración por amoniaco
totalmente compacta, que comprende:
una cámara superior (22a, b) que aloja un
condensador (18) para condensar gas amoniaco,
una cámara inferior (23a, b) que aloja un
compresor (10) para comprimir gas amoniaco,
un sistema de tuberías de amoniaco,
medios de disolución por contacto (21, 30, 31; 25
a 27; 35 a 39; 40 a 42) para disolver, por contacto, el gas amoniaco
fugado del sistema de tuberías de amoniaco en un atomizador de agua,
y
medios de recuperación de amoniaco acuoso (17,
17a, b),
caracterizada
porque
dicho condensador es un condensador por
evaporación (18) que recibe una atomización de agua de
refrigeración, y
dichos medios de disolución por contacto (21, 30,
31; 25 a 27; 35 a 39; 40 a 42) incluyen
medios (27) para guiar el gas amoniaco fugado en
el interior de la cámara superior (22a, b) para su disolución en
dicho atomizador de agua de refrigeración,
canales de recuperación abiertos hacia arriba
(25; 36, 38; 40 a 42) previstos en la cámara superior para recuperar
el agua de refrigeración atomizada, con intersticios entre dichos
canales, para permitir una corriente hacia arriba de dicho gas
amoniaco fugado conducido por una soplante (19 , 21) del condensador
por evaporación, y
canales abiertos hacia abajo (26) o placas de
guía (37, 42a) las cuales cubren el borde superior de los canales de
recuperación inferiores abiertos hacia arriba (38, 40 a 42) para
interceptar el agua de refrigeración atomizada por encima de los
intersticios y guiarla a los canales abiertos hacia arriba, a la vez
que permite una corriente hacia arriba de gas, de modo que se forman
las secciones de mezcla a contracorriente para la corriente de agua
de refrigeración hacia abajo y la corriente de gas amoniaco hacia
arriba.
2. Unidad según la reivindicación 1, en la que
los medios de disolución por contacto en el espacio bajo el
condensador por evaporación (18) en la cámara superior (22b)
comprenden: una guía de gas (25 a 27) construida a partir de dichos
canales abiertos hacia arriba (25) cada uno con forma
semicilíndrica; y dichos canales abiertos hacia abajo (26) cada uno
con forma semicilíndrica para guiar el agua de refrigeración
atomizada en los canales abiertos hacia arriba, interceptando una
corriente hacia abajo del agua de refrigeración atomizada en los
intersticios entre los canales de recuperación y para formar pasos
de desvío para la corriente ascendente de gas amoniaco
fugado.
fugado.
3. Unidad según la reivindicación 1, en la que
los medios de disolución por contacto comprenden: un grupo de tres o
más filas laterales de dichos canales abiertos hacia arriba
inclinados en paralelo (35, 36, 38; 40 a 43) dispuestos en
diferentes niveles verticalmente en zig-zag mientras
que los intersticios (27) para permitir una corriente ascendente de
gas amoniaco fugado a través de éstos están dispuestos en el límite
entre las cámaras superior e inferior, en el que los canales (36,
38; 40 a 42) en cada uno del segundo nivel y de los siguientes
niveles hacia abajo están insertados respectivamente en espacios
celulares de una estructura en panal (45a-f;
46a-f) cada uno con forma de prisma hexagonal o de
prisma casi hexagonal; secciones de mezcla de gas/líquido a
contracorriente cada una formada donde coincide una corriente
ascendente de gas amoniaco formada a lo largo de ambos lados de un
canal (36, 38; 40 a 42) insertado en un espacio celular con una
corriente hacia abajo de agua de refrigeración atomizada procedente
de una parte superior; y dichas placas de guía actúan como una placa
de guía (37; 42a) de gas para permitir una corriente ascendente de
gas amoniaco fugado, mientras que impide una corriente descendente
del agua de refrigeración atomizada en un intersticio entre canales
adyacentes en la fila de nivel inferior.
4. Unidad según la reivindicación 1, en la que
los medios de disolución por contacto comprenden: un tubo guía de
flujo (30) para el gas amoniaco fugado que está previsto en el lado
de la aspiración de la soplante de tiro forzado (21) en la cámara
superior (22a) y que comunica la cámara inferior estanca al gas
(23a) con una presión negativa en el lado de la aspiración, de modo
que el gas amoniaco fugado se puede disolver, por contacto, en la
atomización de agua de refrigeración.
5. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en la que los medios de recuperación de
amoniaco acuoso comprenden: un depósito de agua de recuperación y
circulación (17, 17a, b) que está en comunicación con una parte
inferior de la cámara superior (22a, b) y que está dispuesto en el
lateral de la cámara inferior (23a, b); un detector de amoniaco y
una bomba de circulación de agua de refrigeración (16).
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