Hola a todos,
Disponemos de una planta experimental con la que estamos haciendo pruebas. Dicha planta dispone de un circuito básico de refrigeración por compresión. Dicho circuito está conformado por un evaporador, un condensador por aire con una extractor centrífugo cuya velocidad se controla mediante un variador. También hay un depósito de líquido antes de la válvula de expansión (creo que también se suele llamar calderín). Por otra parte, tenemos un compresor también controlado por un variador y un depósito de aspiración (entiendo que para evitar que entre refrigerante en estado líquido al compresor), y una válvula de expansión de tipo todo/nada controlada por un driver. El evaporador es un intercambiador donde el fluido a enfriar es agua, que se calienta a su vez mediante una resistencia.
Quisiera preguntaros cómo debería realizar la parada y arranque del equipo, la cual programo en un autómata, junto con todo el control. Por ahora:
ARRANQUE:
Arranca todo a la vez (compresor, extractor centrífugo, válvula de expansión). Aquí el controlador de la válvula de expansión tiene programada una función de inicio, donde parece que la válvula de expansión se mantiene abierta durante un tiempo. Durante dicho tiempo observo valores de sobrecalentamiento negativos, esto no me gusta.
PARADA (es donde tengo más dudas). La secuencia que tengo programada es la siguiente:
- El agua ya no se calienta mediante la resistencia anteriormente mencionada.
- Cierro la válvula de expansión, con lo que consigo que la presión de aspiración comience a bajar.
- Pongo la turbina a funcionar a velocidad máxima.
- El compresor funciona bajando la presión de aspiración, hasta que entra en vacío, donde lo mantengo en funcionando durante 10 segundos. Una vez pasado el tiempo mencionado paro el compresor, y la turbina, y finaliza la secuencia de parada.
Según tengo entendido el objetivo de esta secuencia es el de acumular el refrigerante en el depósito de líquido o también llamado calderín, además de recoger todo el posible aceite que esté circulando por el circuito refrigerante.
Tengo varias cuestiones. La primera de ellas es general, ¿qué opináis de lo que os he comentado, cambiaríais algo? Y en especial, que opináis de la secuencia de parada?
Respecto al compresor, he leído que no debería bajar la frecuencia de trabajo por debajo del 50 %, es decir, 25 Hz, ya que podría dañarlo, ¿algo que opinar sobre esto?
Tengo también cuestiones relacionadas con la válvula de expansión pero éstas las haré más adelante.

Un saludo y gracias de antemano.

Hola mmr. Deberías pasarte por aquí forofrio.com/index.php/foro/4-presentacion-y-off-topic y abrír un post y contarnos un poco de ti.

Es interesante el tema que traes, supongo que serás estudiante.

A mi personalmente no me parece correcto parar temporizando, te puede entrar en vacío, y en caso de producirse una fuga en zona de baja presión podrías arruinar el equipo.

En cuanto a lo del compresor, ¿de que tipo es?

Y lo de poner la turbina a tope en la parada no entiendo para que.

Ponte una fotos de esa planta, una imagen vale mas que mil palabras.

SAludos.

Muy buenas Mrr.

No estaría mal que pasaras por la sala de presentación ( mira debajo de mi nick ) y nos contaras algo sobre ti.

Antes de nada, me gustaría saber cuales son tus conocimientos de frio, para poder aconsejarte mejor.

Igualmente no estaría mal que contases el propósito de esa instalación, como por ejemplo que quieres enfriar y a que temperaturas quieres llegar.

De momento ya te digo que tienes varias cosas mal.

El que la VET permanezca abierto durante un tiempo no es nada bueno.

No hablas de como controlas presiones. Lo de la turbina a tope, para que???. Como controlas la velocidad de la misma mandada por el variador???

Eso de bajar a vacío para parar, como que no es muy bueno para el compresor...

Y lo de la velocidad del compresor depende del tipo que estes usando...

Da mas datos, como temperatura de consignas, gas, etc y poco a poco los compañeros te irán aconsejando. .

Saludos

En la practica real las paradas se hacen por presión,nunca entrando en vacío. OJO en la mayoría de casos puede haber excepciones.

Hola cansino,
Gracias por tu respuesta. El compresor es de la marca Bitzer, ahora mismo aquí no tengo el modelo, pero es un compresor de pistón semihermético. En lo que respecta a la parada, precisamente empieza a temporizar cuando el compresor entra en vacío. Se mantiene 10 segundos trabajando en vacío y es cuando se para la instalación. Trabajamos con el refrigerante R134a, en el cual he podido ver presiones de trabajo de 0.5 barg. De ahí que me comentaran utilizar ese límite.
Respecto a lo de la turbina, la pongo a máxima velocidad para evitar que la presión de condensación aumentara en exceso, aunque tienes razón que puede que no sea necesario, ya que según entiendo al cerrarse la válvula de expansión la transferencia de calor debe disminuir. En cualquier caso ese aspecto me preocupa menos.
Lo que me gustaría saber es qué se suele hacer cuando se paran estas instalaciones, porque otra cosa que podría hacer es simplemente apagarlo todo de forma directa.

Un saludo

Lo ideal es que controles toda la instalación usando presostatos o transductores de presión.

La presión de alta es la que te debe controlar la velocidad de la turbina, incluso cuando estes parando la máquina y recogiendo gas. Si te sube la presión, pues la haces girar mas rápido ( aunque si te sube la presión durante la recogida de gas, el problema lo tendrás en que estas usando un depósito de líquido pequeño para la instalación )

La secuencia de parada seria la siguiente:

Cierras la válvula de expansión.

Controlas presión de baja y dependiendo de la temperatura de consigna, paras si es posible antes de que la presión de baja te entre en vacío.

Lo suyo es parar entre 1 y 0,5Bar, pero depende de la aplicación puedes parar mas alto o mas bajo.

Datos!!! Aporta datos!!!!

Respecto a la velocidad del compresor, si es un Bitzer semihermetico, no es recomendable bajar de 30Hz.

Pero lo mejor es coger el modelo y mirar el manual del fabricante, que para eso esta.

Saludos

Gracias a todos por vuestras respuestas. Haré la presentación. Soy ingeniero en automática y desde hace un año trabajo en temas de refrigeración, entre otros, aunque tengo muchísimo que aprender aún.
El objetivo de la instalación es el de, entre otros aspectos, probar diferentes estrategias de control avanzadas, y comprobar si realmente se mejora la eficiencia energética.
Francisco Morcillo, tienes razón, según veo el compresor puede trabajar entre 30 y 70 Hz. A decir verdad siempre he pensado que los variadores de frecuencia solo podían disminuir la frecuencia (en el caso de España trabajar desde 50 Hz hacia abajo), ¿me equivoco?
Y ya que estamos en este tema, respecto a la turbina y una bomba que mueve agua, suele haber problema en trabajar a frecuencias bajas? (por ejemplo, 10 Hz, pregunto esto porque por ahora deszconozco algunos datos específicos de mi instalación).
La instalación está altamente instrumentada, disponemos de medidores de presión en alta y baja, caudalímetro en el refrigerante y en el circuito a enfriar. El rango de temperaturas del circuito a enfriar no debe ser inferior a 0 ºC, aunque dicho circuito tiene glicol (aunque desconozco en que proporción y por tanto el punto de congelación). Tengo programados por ahora dos PIDs, uno mediante el cual controlo la presión de alta con la velocidad de la turbina (tal y como comenta Francisco Morcillo) y otro para controlar la temperatura del depósito mediante la velocidad del compresor. En este último PID, al utilizar como variable a controlar la temperatura del depósito, puedo tener el problema de que la presión en el compresor llegue a ser inferior a 1 bar, y me salte una alarma programada, quizás debería hacer el control por presión.
Por lo que veo tendré que modificar el programa y que cuando se alcancen 0 bares corte el equipo (antes lo dejaba 10 segundos funcionando, pero esto es porque así me lo dijeron).
Me faltan muchos datos que creo que son importantes (área del evaporador, del condensador, etc) y que seguro que vosotros conocéis por vuestra experiencia que son necesarios.
Otra cuestión, cuando ponéis "bar", realmente queréis decir "barg" (presión relativa), cierto?
Gracias

Vamos por partes:

El tema de que hagas trabajar un motor por encima de sus HZ nominales, depende de dos factores:

-El tipo de aplicación. Un motor calculo para aportar cierta cantidad de trabajo ( o PAR ) perdera capacidad por encima de sus HZ nominales. Es decir; que un motor girando a 1500 rpm aportara la fuerza para la que ha sido calculado, pero por encima de los HZ nominales no será capaz de aportar mas PAR o potencia que la nominal. Esto limita el poder subir los HZ y por lo tanto las RPM dependiendo de la aplicación, de modo que si el aumento de RPM implica un aumento de resistencia mecánica ( y por lo tanto una necesidad mayor de PAR ) ese motor entrara en sobreesfuerzo, y por lo tanto dara problemas de consumo y sobrecalentamiento.

Ahora bien. Si la aplicación lo permite, no tienes problema en aumentar HZ hasta los 90Hz en motores Standard, ya que por encima de los 90 Hz se produce un fenómeno conocido como deslizamiento eléctrico, por el cual el inducido no es " capaz de seguir lo que el bobinado del motor le manda ", con la consiguiente perdida de PAR. Pero también te digo que si el motor esta muy sobredimensionado para la aplicación, podrá subir de RPM sin problemas. He visto motores a 300 Hz funcionando sin problemas. Lógicamente, también influye la calidad del variador.

-La segunda limitación es la capacidad mecánica de la aplicación para soportar variaciones de velocidad tanto por encima como por debajo de las nominales.

En un compresor de frio tienes varias, entre las que se encuentran:

-Vibraciones y rango de estas al aumentar RPM.

-Velocidad lineal de los pistones en caso de ser un compresor alternativo como el que nos ocupa.

-Capacidad de engrase al girar a bajas vueltas ( de ahí la limitación de 30Hz )

-Capacidad de no entrar en resonancia de las valvulas de aspiración y descarga,

Etc,etc.

Todos estos y algunos mas son los motivos que te limitan los HZ en un compresor Standard.

Pero también tienes compresores capaces de girar a 400Hz sin problema, porque están construidos tanto eléctrica como mecánicamente para ellos ( como los rotativos de aire acondicionado )

Con respecto a trabajar a 10Hz tanto en la turbina como en la bomba no tienes problema siempre que:

-Tengas un variador capaz de controlar ambos motores sin perdida de PAR a bajos HZ. Para ello lo ideal es usar variadores vectoriales los hay capaces de aportar un 200% del par motor a 0,5 Hz. Para la turbina no hay gran problema, pero para la bomba todo depende de las características de la instalación, pero con un vectorial, problema 0.

-Las necesidades de refrigeración del motor al girar a bajas vueltas. Un motor autorefrigerado calculado para trabajar a 50Hz se te puede calentar al trabajar a 10Hz. Por ello, muchas aplicaciones necesitan un aporte de refrigeración externo ( un ventilador adicional vamos )

Respecto al PID de control de temperatura, no entiendo lo que dices de que te baje la presión por debajo de un BAR.

Deberías de explicar un poco mejor como has intentado hacer ese PID, pero para mi que te falta introducir una variable de control de presión. No se trata de hacer el control del PID usando solo la presión. El algoritmo de control debe tener en cuenta 2 variables principalmente, temperatura y presión de baja ( recalentamiento mas bien. ). Piensa que un equipo frigorífico te da su máximo rendimiento cuando consigues un recalentamiento bajo ( 5K es el objetivo, aunque con un buen control puedes llegar a recalentamientos de 3K ), por lo que si solo aumentas RPM pero no controlas recalentamiento, la eficiencia se te va tomar viento.

No hablas de como controlas la válvula de expansión, y la clave esta en combinar esta con las RPM del compresor.

El PID de control de condensación es muy sencillo, aunque se puede mejorar si igualmente usas el subenfriamiento como variable en el algoritmo.


Respecto a los BAR, para mi al menos, solo expresan una referencia de medida de presión. Igual me da que hablemos de presión relativa que absoluta. Un BAR es un BAR excepto para ciertos componentes del Staff del foro, para los que un BAR es un punto de referencia de felicidad... ( y no señalo a nadie ja,ja,ja ).

Ahora bien, bromas aparte, entre frigoristas siempre hablamos de presión relativa.

Saludos

Francismorcillo dijo:

Respecto a los BAR, para mi al menos, solo expresan una referencia de medida de presión. Igual me da que hablemos de presión relativa que absoluta. Un BAR es un BAR excepto para ciertos componentes del Staff del foro, para los que un BAR es un punto de referencia de felicidad... ( y no señalo a nadie ja,ja,ja ).

Ahora bien, bromas aparte, entre frigoristas siempre hablamos de presión relativa.

Saludos[/quote]



Francis, fíjate que el compresol es scrolllll.

Otra cosita.

Si lo que enfrías es un líquido, del que ademas desconoces el punto de congelación, dudo que sea muy combeniente hacer paradas por pump-down, ya que se pudiera dar el caso de que congelaras el fluido en el evaporador e incluso reventaras el intercambiador.

Imagina que tengas un 30% de líquido en el evaporador, y de repente cierres la válvula y entres en vacío, y encima lo dejas 10 segundos, a que tª estarías evaporando?-30ºC? mal asunto si el fluido se congela a-5º.

A ver si vas a estropear el juguetito.

Otra cosa sería si enfriaras aire.

SAludos.