11-1 HANSEN Taller Valvulas de Expansion - IIAR Colombia 2015
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Taller de Válvulas de Expansión
Operación y Aplicación
Ing. Ernesto Rodriguez
Gerente Regional Latino America
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Visión generalizada
• Orígenes de ecuaciones de dimensionamiento
de válvula
• Cómo se aplican las ecuaciones de las válvulas
de expansión manual y otros controles de
expansión de líquidos
• La correcta aplicación puede conducir a
sistemas de refrigeración más eficientes y más
seguros
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Decisiones críticas cuando
selecciónan controles de expansión
de líquidos
• Tipo de válvula apropiado para la aplicación
• Tubería de tamaño correcto para minimizar choque
hidráulico
• Tipo de válvula para dar mejor control, más eficiencia
• Válvula que tendrá el mayor fiabilidad para la una
correcta aplicación
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Válvulas de control de líquido en el sistema de
Refrigeracion en Amoniaco
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Válvulas flotadoras de
control de líquido
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Drenado del Condensador
CONDENSER
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Evaporadores con Expansión
Directa
DX EVAP.
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Evaporadores con alimentación
de líquido
EVAP.
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Reguladores de flujo constante
a evaporadores
EVAP.
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Inyección líquida
COMPRESSOR
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Alimentación de líquido a
recirculadores y tanques inundados
RECIRCULATOR
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Ecuaciones para
Dimensionamiento de Válvulas
• Ecuación de Bernoulli
• Desarrollo de una simple fórmula de flujo
•
Aplicación de la fórmula a dimensionamientode válvulas de Refrigeracion Industrial
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Ecuación de Bernoulli
P/ρ + gz + V2/2 = Constante
P = Presión
ρ = Densidad g = Gravitación Constante
z = Elevación
V = velocidad
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Aplicando la Ecuación de
Bernoulli a Válvulas
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Líquido a través de la válvula
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Determinando el Cv
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Tipos de dispositivos de
medición en Refrigeración
Industrial en Amoníaco• Orificio Simple
• Válvulas de Expansión Manual
•
Reguladores de Flujo• Flotadora Drenadora
• Válvula de Expansión Termostática
• Válvulas de Expansión Pulsantes• Válvulas Motorizadas de Expansión
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Aplicaciones placa de orificio
• Orificios de Circuito alimentación de líquido en los
Evaporadores
• Orificios en los distribuidores de líquido para
evaporadores DX• Líneas de retorno de aceite en los separadores de
aceite del compresor
•
Orificios en la descarga de la bomba de Refrigeración• Orificios enel Bypass de la bomba de Refrigeración
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Placas de orificio para el
control de flujo
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Aplicación en Bomba Refrigerante
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Orificios en la descasrga de la
Bomba
H Operating Point
30 GPM, 70 feet
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Calcular el Cv para Placas de Orifico
en la Descarga
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Aplicación de Válvulas de
Expansión manual
• Alimentación de evaporadores
• Alimentación de Recipientes Recirculados
•
Alimentación evaporadores y EnfriadoresInundados.
• estrangulacion del Gas Caliente durante el
Deshielo
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Válvulas de Expansión
manual
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FLUJO DE REFRIGERANTE
Un fluido (Refrigerante) con distintas presiones, siempre fluye
del punto de mayor presión al punto de menor presión.
P1 > P2
Flujo
P1 P2
Válvula de
Expansión
Alta
Presión
Baja
Presión
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Ajuste Qué hacer y Qué no
hacer
No use válvulas de paso para regulación de flujo
C v
vueltas de apertura
Cv VS. Vueltas de Abertura
Válvula de cierre
Válvula de Expansión
Manual
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Tipos de estraguladores-
Parabolico
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Tipos de estranguladores- Aguja
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Tipos de estranguladores -Ranurado
Dimensionamiento y
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Dimensionamiento y
configuración de las válvulas de
expansión manual
• Dimensionamiento de la tabla de capacidades
• Dimensionamiento cuando los GPM se
conocen
• Dimensionamiento cuando conocen las
Toneladas de Refrigeración.
Dimensionamiento de la tabla
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Dimensionamiento de la tabla
de capacidades del los
fabricantes
• Capacidad del Evaporador con lasrecirculaciones que alimentan a el evaporador
• Dividir las Tons/Cv de la tabla de capacides
• Ver la vueltas de apertura de la tabla
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Ejemplo de
Dimensionamiento• 30 ton evaporador a 4:1 rango de recirculaciones
• Determinar tamano de la linea y caida de presión
• 30 * 4 = 120 tons
•
De la tabla de Amoniaco 0°
F con 20 psid• 120 tons/86 tons/Cv = 1.395
• Cv = 1.395
• Ver el tamaño de la válvula en la tabla del
fabricante
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Tabla de vueltas de apertura
Cv
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Dimensionamiento cuando los
GPM se conocen
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Cuando se conocen las
Toneladas de Refrigeración
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Cuando se conocen las
Toneladas de Refrigeración
Resolviendo para Cv en
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Resolviendo para Cv en
terminos de Toneladas de
Refrigeracion
Dimensionamiento de válvulas para
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Dimensionamiento de válvulas para
dimensionamiento de alimentación
de líquidoDimensionamiento cualquier válvula de expansión manual o
válvula de control para aplicaciones de alimentación de líquido
es una tarea más difícil. Varias variables afectarán la capacidad
del dispositivo de dosificación. Estas variables son:
•Condiion del líquido sub-enfriado, saturado o intermitente
•La tubería de entrada - tamaño y longitud
• tuberías de Salida- flujo libre, tuberías de tamaño inferior,
codos y accesorios
•Porcentaje de tiempo la válvula está abierta (expansión manual
/ Solenoide combinada).
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Alimentación de líquido a
Recirculador
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Dimensionamiento de Válvulas
de alimentación Líquido
• Sin concenso sobre la válvula ecuación
dimensionamiento• No hay consenso sobre la capacidad de la
válvula
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Capacidades de Alimentacion de Líquidos de
Varios Fabricantes
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
60 70 80 90 100
TONS/Cv
Temperatura de Condensacion °F
Capacidades de liquido Expandido
Tons/Cv (kW/Kv)Manufacturer A
Manufacturer B
Manufacturer C
Manufacturer E
Conoflo
Lineal (ANSI formula)
Lineal (ANSI Subcooled)
300
365
245
180
485
545
kW/Kv
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Golpe de gas @ entrada de la
Válvula
• “Gas flash” disminuye la capacidad de la
válvula y aumenta el desgaste y la erosión de
material de la válvula
• Ejemplo de línea de líquido de 100 toneladas
con un 2% de gas
• 2,500 libras / hr o 50 lbs / hr de gas
• Equivale a 6 minutos por hora solamente para
el flujo de gas
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Golpe de gas @ entrada de la
Válvula
• Ejemplo: válvula de expansión 100 ton
• Condiciones de entrada:
• 2,500 libras / hr @ 86° F amoníaco líquido
•
1 "tamaño de la línea por Manual de Tuberias del IIAR.• Condiciones de salida:
• 2.164 libras / hr @ 20° F amoniaco líquido línea de 1"
• 336 libras / hr @ 20°F vapor de amoníaco línea de 1
½” • Tamaño de la línea de 2” por Manual de Tuberías del
IIAR
Vál l d C l
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Válvulas de Control para
docificación de líquido
Flotadora Reguladora de drenaje- Alta Presión
•drenaje del condensador
•descongelar
Flotador Reguladores de drenaje - baja presión
•Mantener el nivel de líquido en evaporadores
inundados
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Drenado del Condensador
d d l
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Drenado para descongelar
Evaporadores
• Tamaño Drenador de líquido para 3 a 4 veces la
demanda del evaporador. Calcularlo en libras /
min y utilizar las de selección del fabricante.•
Vál l d ió
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Válvulas de expansión
termostáticas
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Válvulas controladas electrónicamente
para control de líquidos
Válvulas Motorizadas
-Transmisión Directa Estilo Globo
•Abierto - Cerrado
•Incremenmto lineal del flujo con la apertura
•Apertura Rotatoria (válvula de bola)
Válvulas Pulsante Moduladora
V t j d Vál l
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Ventajas de Válvulas
Motorizadas• Monitoreados y controlados de forma remota
• Solucionar problemas en válvulas y de sistema
• Cambio operación remotamente
• Apertura lenta y cierre
• Minimizar o eliminar el "golpe de ariete"
• Controla el flujo líquido a basado de entrada
• Mantener los niveles de líquido constantes
• Reducir al mínimo la carga y descarga del compresor• Reducir al mínimo los cambios de presión en la bomba del
recirculador
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Válvulas Pulsantes
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Válvulas Pulsantes
• Pulsos abiertos y cerrados en respuesta a la señal de
controlador
• Típicamente 6 segundos lapso
• Aplicaciones de medición pequeña capacidad
Vál l d E ió
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Válvulas de Expansión
Motorizadas
Vál las de E pansión
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Válvulas de Expansión
Motorizadas
• Sistemas más grandes
• Dimensionamiento válvulas motorizadas para
Alimentación de Líquido
• 50-50 es la Regla para Solenoides Vs.
Motorizada
• Dimensionamiento de Líneas
• Sistemas con amplia gama de capacidades
Dimensionamiento válvulas de
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Dimensionamiento válvulas de
expansión motorizadas para
alimentacion de líquido
• 50-50 Regla de Solenoide / Expansión Manual
Ejemplo Tamaño de la válvula de 50% a tiempo - 100
toneladas sistema- válvula Tamaño de 200 toneladas
Capacidad para la válvula de expansión motorizada
• Tamaño de la válvula para el mayor caudal requerido
•Sistema de puesta en marcha
• Después de descongelación
Dimensionamiento válvulas de
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Dimensionamiento válvulas de
expansión motorizadas para
alimentación de líquidoTamaño de la Línea - típicamente de 1 a 2 Diametros más grandes
que el Tamaño de la válvula
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Dimensionamiento válvulas de expansión
motorizadas para alimentacion de líquido
• Aplicación con una amplio rango de capacidad
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