SECTOR DE LA TECNICA lnstalaciones frigoríficas.

ESTADO DE LA TECNICA La práctica totalidad de las instalaciones de producción de frío por compresión mecánica de tamaños pequeño y mediano, así como bastantes de las de tamaño grande, utilizan como fluido frigorígeno algún derivado halogenado de hidrocarburo saturado. Hasta hace pocos años estos fluidos pertenecían exclusivamente a las categorías CFC (clorofluorocarburos) y HCFC (hidroclorofluorocarburos). La evidencia de que ambas categorías de fluidos son perjudiciales para el medio ambiente atmosférico ha dado origen a una abundante legislación cuya finalidad es controlar, limitar y, en última instancia, prohibir su utilización. Como alternativa a esos fluidos han aparecido otros pertenecientes a una nueva categoría denominada HFC (hidrofluorocarburos), mucho menos perjudiciales para el medio ambiente.

La sustitución de los CFCs y HCFCs por HFCs plantea diversos problemas, el más importante de los cuales es quizás el relativo a la miscibilidad con el aceite frigorífico mineral : los fluidos pertenecientes a las categorías CFC y HCFC disuelven este aceite en un amplio margen de proporciones relativas, pero los HFCs no disuelven el aceite mineral. Este aspecto es primordial a la hora de elegir el régimen de trabajo del evaporador en una instalación frigorífica.

EI evaporador puede trabajar en régimen húmedo o en régimen seco. EI régime húmedo se caracteriza por ser et evaporador alimentado con una cantidad de fluido frigorígeno superior a la que puede vaporizar, de modo que toda su superficie interior está en contacto con liquido. Por el contrario, en el régimen seco al evaporador le llega menos cantidad de fluido frigorigeno de la que puede vaporizar, de manera que la porción final de su superficie interior está únicamente en contacto con vapor. La transmisión térmica de un evaporador trabajando en régimen húmedo supera en un 20-25% a la obtenida por el mismo

trabajando en régimen seco.

Una instalación frigorífica cuyo evaporador trabaja en régimen húmedo debe disponer a la salida de éste de un recipiente separador donde se separen las fases liquida y vapor para ser Ilevadas, respectivamente, al evaporador y al compresor. Si el fluido frigorigeno utilizado es un CFC o un HCFC, el aceite mineral arrastrado en la descarga del compresor se mantiene disuelto en la fase liquida y queda atrapado en el evaporador, no pudiendo retornar al compresor.

Este hecho imposibilita la utilización del régimen húmedo con dichas categorías de fluidos. Por el contrario, si el fluido frigorígeno no es miscible con el aceite, en el recipiente separador de líquido también tiene lugar la separación del aceite y del fluido frigorigeno, quedando ambos en dos capas diferenciadas. Este sistema es utilizado en instalaciones de producción de frío cuyo fluido frigorígeno es amoniaco anhidro, no miscible con aceite frigorífico minera. Dicho aceite es más denso que el amoniaco anhidro líquido y se deposita en el fondo del separador de líquido, de donde es fácilmente recuperado para ser devuelto al compresor.

Los fluidos frigorígenos tipo HFC no son miscibles con el aceite frigorífico mineral y por lo tanto pueden ser utilizados en instalaciones de producción de frío cuyo evaporador trabaje en régimen húmedo. En el recipiente separador de liquido tiene lugar, por un lado, la separación de las fases liquida y vapor, y por otro lado la separación del aceite y del fluido frigorígeno, quedando el aceite mineral flotando sobre el fluido frigorígeno como consecuencia de su menor densidad.

El separador descrito a continuación tiene como misión realizar las funciones mencionadas en el párrafo anterior, así como la recuperación automática del aceite para ser devuelto al compresor de la instalación frigorifica.

DESCRIPCION DE LA INVENCI « 5N EI separador de liquido con recuperación automática de aceite cuya sección se muestra en la figura 1 consta de una envolvente cilindrica (1) cerrada por dos fondos (2), conteniendo el conjunto todos los elementos que se describen a continuación. Para su correcto funcionamiento, el separador debe estar colocado en posición vertical.

Del fondo superior sale una tubería (3) de salida de vapor que conecta el separador con la tubería de aspiración del compresor frigorífico. Dicha tuberia (3) tiene su extremo interior al cilindro (1) cortado en bisel e incorpora en su interior un eliminador de articulas liquidas (4). Este eliminador de articulas está formado por una serie de laminais planas paralelas entre si, colocadas inclinadas respecto de un plano perpendicular al eje de la tubería (3). Las laminais dejan alternativamente una sección libre grande para paso de vapor en sentido ascendente y una sección libre pequeña para paso de liquido en sentido descen- dente.

Del fondo inferior sale una tubería (5) de salida de liquido que conecta el separador con la tubería de entrada al evaporador frigorífico. El tramo horizontal de una tubería (6) sale a través de la pared de la tubería (5) de manera que los ejes de ambas tuberas son perpendiculares y están contenidos en un mismo piano. El eje del tramo vertical de la tubería (6) coincide con el eje del cilindro (1).

Dichos tramos vertical y horizontal están unidos entre si por un tramo curvo.

Una tubería (7) penetra en el cilindro (1) de manera que los ejes de ambos son perpendiculares y están contenidos en un mismo plano. EI extremo interior de la tubería (7) está curvado hacia abajo de forma que la sección recta de la salida de dicha tubería está contenida en un plano perpendicular al eje del cilindro (1).

Por la tubería (7) le llega al separador el fluido frigorígeno proveniente de la válvula o dispositivo de expansión de la instalación frigorífica.

Una tubería (8) penetra en el cilindro (1) de manera que los ejes de ambos son perpendiculares y están contenidos en un mismo plano. EI extremo interior de la tubería (8) está curvado hacia abajo de forma que la sección recta de la salida de dicha tubería está contenida en un plano perpendicular al eje del cilindro (1).

Por la tubería (8) le llega al separador el fluido frigorígeno proveniente de la salida del evaporador de la instalación frigorífica.

Inmediatamente debajo de las tuberas (7) y (8) en el interior del dispositivo se encuentra una superficie (9) con forma de casquete esférico que ocupa la casi totalidad de la sección recta del cilindro (1). La cara convexa de la superficie mira hacia las tuberas (7) y (8), y su eje de simetría coincide con el eje del cilindro (1).

En el tramo vertical de tubería (6) se diferencian dos mitades : la inferior,

que enlaza con el tramo curvo, y la superior, que prolonga la mitad inferior hasta el extremo de la tubera. La pared de la tubería en la mitad inferior es ciega, mientras que la pared de la tubería en la mitad superior está perforada por numerosos taladros del mismo diámetro. EI extremo superior de la tubería (6) está cerrado con un tapón (10) cuyo diámetro exterior es superior al diámetro exterior de dicha tubera.

Una corredera (11) consistente en un tubo colocado concéntricamente con el tramo vertical de la tubería (6) y exteriormente a ella va unida solidariamente a un flotador (12). EI flotador está formado por dos cilindros concéntricos de igual longitud, de secciones rectas extremas coincidentes, cerrada las partes de dichas secciones extremas rectas comprendidas entre los cilindros por sendas superficies. La unión entre la corredera (11) y el flotador (12) se realiza con varillas radiales contenidas en un piano perpendicular al eje del cilindro (13).

A continuación se describe el funcionamiento del separador de liquido con recuperación automática de aceite.

Et líquido frigorígeno expansionado en la vátvuta o dispositivo de expansión de la instalación frigorífica llega al separador descrito en el epígrafe anterior por la tubería (7). La fracción liquida cae sobre la superficie (9) y la fracción vapor es aspirada por la tubería (3).

EI fluido frigorígeno que sale del evaporador llega al separador de liquido por la tuberia (8). La fracción liquida cae sobre la superficie (9) y la fracción vapor es aspirada por la tubería (3).

El vapor aspirado por la tubería (3) pasa a través del eliminador de articulas (4) donde las gotas de liquido que pudiera arrastrar el vapor se depositan sobre las laminais planas y escurren hacia la pared interior de la tubera (3) para finalmente deslizarse hacia el extremo inferior de ésta donde, por efecto del corte en bisel de dicho extremo, se aglutinan formando gotas grandes que caen sobre la superficie (9).

EI liquido que cae sobre la superficie (9) escurre hacia el perímetro de ésta y cae hacia el fondo inferior del separador de líquido. Dado que la sección recta libre de éste fondo es mucho mayor que la sección recta conjunta de las tuberas

(7) y (8), el movimiento del liquido acumulado en dicho fondo se hace mucho más lento, lo que propicia la separación del aceite frigorífico y del fluido frigorígeno. EI aceite, al ser menos denso que el fluido frigorígeno, se concentra en la superficie de la capa liquida mientras que el fluido frigorígeno se queda en el fondo.

EI líquido frigorígeno es aspirado del fondo del separador por la tubería (5) para ser conducido a la entrada del evaporador.

El flotador (12) sigue las fluctuaciones del nivel de la capa liquida y en su movimiento arrastra la corredera (11) que está rígidamente unida a él. El extremo superior de la corredera queda enrrasado con la capa de aceite. Los taladros (14) permiten el paso de aceite al interior de la tubería (6) para que desde alli sea aspirado hacia el compresor figorífico.

Así pues, el separador de liquido con retorno automático de aceite realiza las siguientes funciones : -Separación de las fases liquida y vapor en el fluido proveniente de la válvula o dispositivo de expansión.

-Separación de las fases liquida y vapor en el fluido proveniente del evaporador.

-Alimentación del evaporador con liquido frigorígeno.

-Eliminación de las partículas de liquido que pudiera arrastrar el vapor separado del líquido.

-Alimentación del compresor con vapor frigorígeno exento de líquido.

-Separación del aceite frigorífico arrastrado desde la descarga del compresor.

-Recuperación automática del aceite frigorífico y retorno del mismo a la aspiración del compresor.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1 Sección del Separador de líquido con recuperación automática de aceite.

(1) Envolvente cilindrica (2) Fondos (3) Tuberia de salida de vapor (4) Eliminador de articulas liquidas (5) Tuberia de salida de liquido (6) tuberia (7) tuberia (8) tuberia (9) Superficie con forma de casquete esférico (10) Tapón (11) Corredera (12) Flotador (13) Varillas radiales Figura 2 Ejemplo de realización de Separador de liquido con recuperación automática de aceite. Sección acotada. a) Todas las cotas en milímetros. b) El flotador (12) está formado por cuatro cilindros de las dimensiones indicadas. c) Dimensión caracteristica de los vaciados en los extremos de las láminas planas del eliminador de particulas : vaciado mayor, 15 mm vaciado menor, 4 mm d) Diámetro de los taladros (14), 5 mm e) Relación de materiales : partes (1), (2), (3), (4), (5), mitad inferior de (6), (7), (8), y (9) : cobre partes (10) y mitad superior de (6) : latin partes (11), (12) y (13) : aluminio