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Aplicaciones del amoniaco como refrigerante

para climatización

y refrigeración industrial

By. Silvio Toro Toro Mech. Eng. M.Sc.

FOZTEC INTERNATIONAL Inc. USA

[email protected]

“Amigable con el medio ambiente, económicamente eficiente.”

Amoníaco, refrigerante natural R-717 Formula química: NH3

By Eng. Silvio Toro Toro Froztec International Inc.

3

Nuestra desarrollada sociedad depende de refrigeración producida industrialmente. Ya sea en casa, en la producción y almacenamiento de alimentos, como parte de procesos de producción industrial, en la industria automotriz y química farmacéutica, o en sistemas de aire acondicionado – la refrigeración es un elemento central en todas partes. Refrigerantes naturales como el amoníaco, son un elemento integral en la refrigeración.

SOCIEDAD & REFRIGERACION


4

EL AMONIACO COMO REFRIGERANTE.

– Reseña.

– Características.

– Propiedades.

– Comparativos energéticos con otros refrigerantes.


5

Los refrigerantes naturales se han usado para producir energía fría – principalmente en la producción y almacenamiento de alimentos – desde el incio del siglo 19. El amoníaco (NH3) en particular, ha probado su eficacia en la refrigeración industrial por más de 120 años. Pese a que los “refrigerantes seguros” – como los ahora ilegales CFCs – fueron altamente populares en plantas construidas entre los años 1950 y 1960, el amoníaco siempre ha conseguido prevalecer en las tecnologías de la refrigeración industrial. Debido en gran parte al debate medioambiental relacionado con el daño del ozono y el calentamiento global, la participación del amoníaco en el mercado está en alza una vez más, y compañías de gran tradición y experiencia prefieren trabajar con él.


6

• Entre los refrigerantes "naturales", el R 717 mantiene uno de los

primeros lugares como una alternativa de sustituto de los HFC . La producción mundial de amoniaco alcanza 120 millones de toneladas y solo una pequeña porción de este (hasta un 5 %) es usado en los equipos de refrigeración.

• El amoníaco ha sido utilizado exitosamente como refrigerante en las plantas industriales de refrigeración por más de cien años.

• Se trata de un gas incoloro que se licua bajo presión y tiene un olor penetrante. El amoniaco no presenta potencial de agotamiento del ozono (ODP=0) y no tiene un potencial directo sobre el calentamiento global (GWP=0).


7

• De acuerdo con las cualidades termodinámicas, el amoníaco es uno de los mejores refrigerantes: según la productividad de enfriamiento supera considerablemente a los R22, R404, R410 y R507, tiene mas alto coeficiente de transferencia de calor que permite usar tuberías de más pequeño diámetro en los aparatos de transferencia de calor.


8

Potencial de agotamiento de ozono y calentamiento global de varios refrigerantes

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2

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1

0

Componente ODP GWP(3)

Amoniáco (NH3) 0 0

Dióxido de carbono (CO2) 0 1

Hidrocarbonos (Propano C3H8 y Butano

C4H10) 0 3

Agua (H2O) 0 0

Clorofluorocarbonos (CFCs) 1 5680-10720

Clorofluorocarbonos parcialmente

halogenados (HCFCs) 0.02-0.06 76-2270

Perfluorocarbonos (PFCs) 0 5820-12010

Perfluorocarbonos parcialmente halogenados

(HFCs) 0 122-14310


9

Clasificación NFPA del R 717


10

Comparativos de propiedades termodinámicas R 717


11

COMPARISON OF REFRIGERANTS

COMMON INPUTS

TAMB [°C]

TROOM [°C]

IS [ - ]

VOL [ - ]

UACOND [kW/K]

TSH [K]

TSC [K]

Cooling Capacity QE [kW] 50

0,7

0,85

10

25

UAEVAP [kW/K]

0

6

2

1,7

5

CHOICE OF REFRIGERANT AND RESULTING CAPACITIES

R404A R507A R717

QE [kW]

COP [-]

TE [°C]

TC [°C]

50 50 50

1,60 1,62 1,91

-29,41 -29,41 -29,41

38,02 37,96 37,25

pE [kPa]

pC [kPa] 1732,1

209,5

1783,7

220,9

1443,5

122,7

Pressure ratio

TDSCH [°C]

8,269 8,075 11,763

61,71 60,14 205,58

COP [%] -16,4 -15,3 0,0

VD [m3/h] 199,44 188,81 190,94

INPUT VALUE

The calculations are based on a simple one-stage cycle with isenthalpic expansion and isobaric evaporation

fQ [%]

31,25 30,84 26,13W [kW]

REFRIGERANT

and condensation

CoolPack

Department of

Mechanical Engineering

Technical Univ ersity

TOOL A.8

© 1999 - 2001

of Denmark

Version 1.45

> ONE-STAGE REFRIGERATION CYCLE


12


COMMON INPUTS

TAMB [°C]

TROOM [°C]

IS [ - ]

VOL [ - ]

UACOND [kW/K]

TSH [K]

TSC [K]


0,7

0,85

10

25

UAEVAP [kW/K]

-10

6

2

1,7

5


R22 R404A R717

QE [kW]

COP [-]

TE [°C]

TC [°C]

10 10 10

3,48 3,23 3,49

-15,88 -15,88 -15,88

27,10 27,13 27,10

pE [kPa]

pC [kPa] 1103,5

286,0

1316,2

352,7

1072,6

227,5

Pressure ratio

TDSCH [°C]

3,859 3,732 4,715

67,46 43,71 127,11

COP [%] -0,1 -7,3 0,0

VD [m3/h] 20,22 19,34 20,09

INPUT VALUE


fQ [%]

2,87 3,10 2,87W [kW]

REFRIGERANT

and condensation

CoolPack

Department of



TOOL A.8

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of Denmark

Version 1.45



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COMMON INPUTS

TAMB [°C]

TROOM [°C]

IS [ - ]

VOL [ - ]

UACOND [kW/K]

TSH [K]

TSC [K]


0,7

0,85

10

25

UAEVAP [kW/K]

-30

6

2

1,7

5


R404A R507A R717

QE [kW]

COP [-]

TE [°C]

TC [°C]

10 10 10

1,79 1,81 1,98

-35,88 -35,88 -35,88

27,50 27,49 27,42

pE [kPa]

pC [kPa] 1329,1

159,4

1373,2

168,7

1083,2

88,8

Pressure ratio

TDSCH [°C]

8,340 8,140 12,197

52,79 51,36 199,39

COP [%] -9,6 -8,5 0,0

VD [m3/h] 45,91 43,41 49,88

INPUT VALUE


fQ [%]

5,58 5,52 5,05W [kW]

REFRIGERANT

and condensation

CoolPack

Department of



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of Denmark

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Aplicaciones de refrigeración por amoniaco

• Alamacenamiento de congelados. • Almacenamiento de refrigerados. • Acondicionamiento de Aire. • Procesos industriales. • Lacteos y helados. • Refrescos, jugos y cervezas. • Plantas de beneficio animal. • Industria de alimentos en general. • Floricultura. • Industria química. • Muchas otras


15

Sistemas básicos

1. Sistemas de absorción “par amoniaco agua”.

2. Sistemas de vapor por compresión.


16

Diagramas de máquinas de absorción


17

Diagrama básico de la máquina de vapor por compresión


18


19

Comparando ambos sistemas podemos ver claramente que la parte de evaporación y condensación son teoricamente lo mismo, pero del lado de la compresión la gran diferencia radica en como se eleva la presión del vapor resultante de la evaporación. Se puede observar que el sistema de compresión de vapor tiene un mayor consumo eléctrico si se le compara con la absorción.


20

Analogías y diferencias de los sistemas

Sistemas de absorción par amoniaco agua.

1. Sistema simple.

2. Sistema doble etapa.

3. Funcionamiento y aplicaciones.


21


22

Aplicaciones por capacidad

10.000 Kw

10 Kw


23

A/C doméstico y comercial


24

Aplicación para grandes capacidades de A/C


25

Sistemas de vapor por compresión.


26


27

Sistema Booster


28


29

Muchas Gracias


30

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