diseÑo de chiller
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DISEÑO DE CHILLER PARA ENFRIAR ACEITE EN EL REDUCTOR DE VELOCIDAD DE LAS
EXTRUSORAS DE LA EMPRESA NORSAC S.A DE LA CIUDAD DE TRUJILLO.
FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
AUTORES:De la cruz Egúsquiza, Saulo Homero.
León Morales, Julio César.
ASESOR METODOLÓGICO: Raúl Paredes Rosario..
ASESOR ESPECIALISTA:Raúl Paredes Rosario.
1. REALIDAD PROBLEMÁTICA
EXTRUSORA
A la derecha se ve la caja reductora la cual cuenta con un pequeño intercambiador de calor.
2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA:
¿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?
3. OBJETIVOS:3.1. GENERAL:
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.
3.1. ESPECÍFICOS: Determinar la capacidad del Chiller para enfriar aceite.
Determinar las dimensiones del Chiller.
Determinar 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.
4. HIPÓTESIS:
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.
5. VARIABLES DE INVESTIGACION:
VARIABLE DE ENTRADA:
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.
VARIABLES DE SALIDA:
Parámetro y especificaciones técnicas del intercambiador de calor (Chiller):
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.
6. MARCO TEÓRICO:6.1.CICLO DE REFRIGERACIÓN:
ESQUEMA DEL CHILLER
Hallando la temperatura de condensación
CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACION
CONDENSADORSALTO
TÉRMICOTEMPERATURA DE CONDESACIÓN
AIRE 10 - 20 °C Tae + 15
AGUA 10 - 17 °C Twe + (13 a 15)
𝑇 𝑐𝑜𝑛𝑑=𝑇 𝑎𝑒+15
𝑇 𝑐𝑜𝑛𝑑=20+15=35 °𝐶
Hallando la temperatura de evaporación: Del diagrama Presión – Entalpia se selecciona una
temperatura de evaporación a 0°C para enfriar el aceite.
TRAZADO DEL CICLO FRIGORÍFICO
Puntos P abs (bar) T° h (kj/kg) Vesp m3/kg
1 4.29 0 345
2 4.29 5 1490
3 4.29 15 1500 0.32
4 13.5 70 1590
RELACIÓN DE COMPRESIÓN
𝑅𝐶=𝑃𝑐𝑜𝑛𝑑.
𝑃𝑒𝑣𝑎𝑝 .𝑅𝐶=
13.54.29
=3.14
CÁLCULO DE FLUJO MÁSICO A ENFRIAR
𝐴= 𝜋 𝑑2
4 𝐴=𝜋 ¿¿ACEITE OMALLA 220
DENSIDAD ( 864VELOCIDAD 0.8
CALOR ESPECÍFICO 2.047
�̇�𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒=(864 ) (0.8 ) (1.266∗10− 4 )=0.087𝑘𝑔𝑠𝑒𝑔
Como el aceite a enfriar son de 3 cajas reductoras del mismo modelo.
¿0.087∗3=0.261𝑘𝑔𝑠𝑒𝑔
=939.6𝑘𝑔h
El calor total del aceite será
�̇�𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒=(�̇�𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 ) (𝑐𝑝 )(∆𝑇 )
�̇�𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒=(0.261 ) (2.047 ) ( 90−55 )=18.69𝐾𝑊
�̇�𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒=�̇�𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟=𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝐹𝑟𝑖𝑔𝑜𝑟 í 𝑓𝑖𝑐𝑎≈20𝐾𝑊
Rendimiento del Evaporador 90%.
Cálculo y selección del compresor
Producción frigorífica específica neta.
Reemplazando valores del diagrama de Presión – Entalpía.
Flujo másico del refrigerante.
Reemplazando.
Volumen de Aspiración:
Reemplazando.
Rendimiento Volumétrico del compresor.
Reemplazando.
Volumen de Barrido ó de Desplazamiento:
Reemplazando.
Potencia Teórica del compresor.
Potencia Real del compresor
Potencia del Motor Eléctrico
Selección del Compresor en catalogo
FABRICANTE BITZER
MODELO W2NA-190
REFRIGERANTE R717
N° DE COMPRESOR 1
VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO 27.18 m3/h
TEMPERATURA DE CONDENSACIÓN 43.33 °C
POTENCIA FRIGORIFICA 23.26 KW
CAUDAL MÁSICO 71.6 kg/h
PESO DEL COMPRESOR 52 Kg
FAJA DE TRANSMISIÓN TRAPEZOIDAL DIN7753 2XSPA
TUBERIA DE SUCCIÓN 28 MM
TUBERIA DE DESCARGA 22 MM
Selección del motor eléctrico
Potencia del motor eléctrico:
Reemplazando:
Características del motor eléctrico
FABRICANTE SIEMENS
MODELO 1LA7 096-2YA60
CÓDIGO 1093
HP 4
KW 3
EFICIENCIA % 82
POLOS 2
TORQUE DE ARRANQUE2.3
Velocidad Neta del motor:
Reemplazando:
Deslizamiento del motor (2%):
Reemplazando:
Relación de transmisión para el diámetro de polea del Motor Eléctrico.
Reemplazando:
Entonces la potencia absorbida por el motor será:
Reemplazando:
De catálogo elegimos el tipo de cable, contactor, Fusible, Protector de Fusible.
KW HPCORRIENTE A 380
voltPROTECCION FUSIBLE amp.
CABLE THHN AL AIRE
AWG MM.
3 4 6.6 10 14 2.08
CARGAS TÉRMICA EN EL CONDENSADOR
Flujo Másico de aire.
Reemp.
Carga térmica útil del condensador:
Carga térmica total del condensador