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