En esta publicación, continuaremos nuestra discusión sobre cómo dimensionar las tuberías de refrigerante. Esta capacitación está diseñada para ser lo más simple y práctica posible, brindándole el conocimiento necesario para dimensionar las tuberías de refrigerante de manera correcta y precisa. Revisaremos los aspectos importantes de este proceso, incluida la determinación del tamaño de la tubería, la caída de presión y otros factores. Con esta capacitación integral, obtendrá la confianza para dimensionar las tuberías de refrigerante en cualquier situación.
Dimensionamiento de líneas de refrigerante
Los capítulos 41 y 2 del manual de sistemas y equipos HVAC de ASHRAE incluyen el dimensionamiento de las líneas de succión, descarga y líquido para refrigerantes de uso frecuente. Los cambios en la temperatura de succión saturada (SST) son 0,5, 1 y 2 °F (0,28, 0,56 y 1,7 °C) para las líneas de succión y descarga y 1 °F (0,56 °C) para las líneas de líquido. Estos datos se basan en una temperatura de condensación de 105 °F (40,6 °C) para equipos enfriados por agua y deben ajustarse para otras temperaturas, como las de equipos enfriados por aire (normalmente de 120 a 125 °F [48,9 a 51,7 °F). C]). Además, las tablas suponen una longitud de tubería equivalente de 100 pies (30,5 m), pero la caída de presión real se puede deducir de las ecuaciones de las tablas de acuerdo con la longitud real de la aplicación.
La temperatura de succión saturada se basa en la presión que sale del evaporador y representa la temperatura del refrigerante como un gas sin sobrecalentamiento. La temperatura real del refrigerante que sale del evaporador será mayor que esta. La diferencia entre las dos temperaturas se llama sobrecalentamiento.
Longitud equivalente para líneas de refrigerante
Las siguientes tablas proporcionan información para estimar longitudes equivalentes. La longitud equivalente real se estima calculando la longitud del camino en pies (metros) que seguirá la tubería y sumando las caídas de presión de los accesorios y/o accesorios a lo largo de esa longitud. Las tablas proporcionan caídas de presión en pies equivalentes de tubería recta para conexiones y accesorios.
Por ejemplo, en “Longitud equivalente para accesorios“Vemos que un codo de radio de 7/8 de pulgada (22 mm) de largo tiene una caída de presión equivalente a 1,4 pies (0,43 m) de tubería de cobre recta.
Cómo determinar la longitud equivalente
Calcule la longitud equivalente de la línea de líquido para la siguiente unidad condensadora con unidad de tratamiento de aire DX:
La línea de líquido está compuesta por los siguientes elementos:
- •22 pies (6,7 m) de tubería de 1-3/8 pulgadas (35 mm)
- 7 codos de radio largo
- 1 filtro secador
- 1 mirilla
- 1 válvula de aislamiento tipo globo
Para determinar la longitud equivalente para el uso de accesorios de refrigerante tabla 1 y Tabla 2).
Cómo dimensionar líneas líquidas
Size the refrigerant liquid lines and determine the sub-cooling required to avoid flashing at the TX valve for the condensing unit with DX air-handling unit shown in the previous example. The system:
- Utiliza R-410A
- tiene tuberias de cobre
- El evaporador funciona a 40°F (4,4°C)
- El condensador funciona a 120°F (48,9°C)
- La capacidad es de 60 toneladas (211 kW)
- El equivalente de línea de líquido es 113,6 pies (34,64 m)
- Tiene un elevador de 20 pies (6,1 m) con el evaporador encima del condensador.
El primer paso para dimensionar la línea de líquido es estimar el tamaño de las tuberías necesarias para el sistema. A esto le sigue el cálculo del diferencial de temperatura real (∆T) entre el equipo y el espacio al que se presta servicio. Luego se debe calcular la caída de presión real de la tubería y determinar la caída de presión total. También se debe determinar la presión saturada de R-410A en la válvula TX, la temperatura de saturación en la válvula TX y el subenfriamiento requerido para el líquido saturado en la válvula TX. Finalmente se debe calcular el subenfriamiento necesario para un correcto funcionamiento. Seguir estos pasos garantizará que el sistema esté diseñado correctamente y funcione de manera eficiente.
Paso 1: calcule el tamaño de la tubería
Para determinar el tamaño de la tubería de líquido para una unidad de 60 toneladas, consulte la siguiente tabla. Según la tabla, una tubería de 35 mm (1-3/8 de pulgada) sería adecuada para una unidad de 280 kW (79,7 toneladas). Tenga en cuenta que las condiciones de la tabla (longitud equivalente y temperatura de condensación) difieren de las condiciones de diseño.
Paso 2: calcular el ∆T real
Podemos calcular la diferencia de temperatura de saturación según las condiciones de diseño:
`{:[DeltaT_(“Actual “)=DeltaT_(“Table “)[(” Actual Length “)/(” Table Length “)][(” Actual Capacity “)/(” Table Capacity “)]^(1.8)],[DeltaT_(“Actual “)=1^(@)F[(113.6ft)/(100.0ft)][(60.0” Tons “)/(79.7” Tons “)]^(1.8)=0.68^(@)F],[{: Delta DeltaT_(“Actual “)=0.56^(@)C[(34.64(” “m))/(30.48(” “m))][(211(” “kW))/(280(” “kW))]^(1.8)=0.39^(@)C]]:}`Paso 3: calcular la caída de presión real de la tubería
De acuerdo a Tabla 3, the pressure drop for 1°F (0.56°C) saturation temperature drop with a 100 ft equivalent length is 4.75 PSI (32.75 kPa). The actual piping pressure drop is determined using the equation:
`{:[” Pressure “” Drop “_(“Actual “)=” Pressure Drop “_(“Table “)[(DeltaT_(“Actual “))/(DeltaT_(“Table “))]],[[” Pressure Drop “p_(“Actual “)=32.75kPaquad[(0.39^(@)C)/(0.56^(@)C)]=22.81kPa]],[]:}`Paso 4: calcular la caída de presión total
A continuación, para determinar la caída de presión total, utilizamos Tabla 4y recuerde que el tubo ascendente mide 20 pies. Para R-410A, la caída de presión es 0,43 PSI por pie (9,73 kPa/m).
`” Pressure Drop from the Riser “=” Pressure Drop “xx(” Refrigerant Pressure Drop “)/(ft)`
Caída de presión total = Caída de presión real + Caída de presión del tubo ascendente
Caída de presión total = 3,23 PSI + 8,6 PSI = 11,83 PSI
Caída de presión total = 59,35 kPa + 22,81 kPa = 82,16 kPa
Paso 5: determinar la presión saturada de R-410A en la válvula TX
Usando tablas de propiedades del refrigerante que se pueden encontrar en HVAC-ESP.COM or references such as ASHRAE, the saturated pressure for R-410A at 120°F is 433 PSIA (absolute) (2985 kPaA). To calculate the saturation pressure at the TX valve, we take the saturated pressure of R-410A at 120°F and subtract the total pressure drop.
Presión saturadaVálvula de transmisión = Presión Saturada120°F – Caída de presión total
Presión saturadaVálvula de transmisión = 433,0 PSIA – 11,83 PSIA = 421,17 PSIA
(Presión SaturadaVálvula de transmisión = 2985,0 kPa – 82,15 lPa = 2902,85 kPa)
Paso 6: determinar la temperatura de saturación en el TX
Válvula
Volviendo a las tablas de propiedades de refrigeración, la temperatura de saturación en la válvula TX se puede interpolar utilizando la presión de saturación en la válvula TX (421 PSIA). Se encuentra que la temperatura de saturación en la válvula TX es 117.8°F.
Paso 7: determine el subenfriamiento requerido para el líquido saturado en la válvula TX
El subenfriamiento necesario para tener líquido saturado en la válvula TX se puede encontrar mediante:
Subenfriamiento = Temperatura de saturación real – Temperatura de saturaciónVálvula de transmisión
Subenfriamiento = 120,0°F – 117,8°F = 2,2°F
Paso 8: determine el subenfriamiento requerido para un funcionamiento adecuado
2,2 °F es la cantidad de subenfriamiento necesaria para tener refrigerante líquido saturado en la válvula TX. Si es menor, el refrigerante comenzará a parpadear y la válvula TX no funcionará correctamente. Para que las válvulas TX funcionen correctamente y eviten el aleteo del diafragma, debe haber 4 °F adicionales de subenfriamiento en la válvula TX.
Requisito de subenfriamiento = Temperatura de la válvula TX + Temperatura mínima del sistema
Requisito de subenfriamiento = 2,2 °F + 4,0 °F = 6,2 °F
En las siguientes publicaciones, discutiremos temas relacionados con el aceite refrigerante, el tamaño de la línea de succión, el retorno de aceite en los risers de succión y descarga, las válvulas de expansión térmica, el bypass de gas caliente, el tamaño de la línea de bypass de gas caliente, las válvulas de bypass de gas caliente, cómo dimensionar una línea de derivación de gas caliente, detalles de instalación, bombeo, aislamiento de tuberías, instalación de línea de refrigerante, funcionamiento a baja temperatura, ciclos de ventilador y control de velocidad del ventilador, diseño de retorno de inundación del condensador, seguridad y medio ambiente. Todos estos temas son esenciales para comprender los diferentes aspectos de las tuberías de refrigerante y garantizarán un conocimiento integral del tema.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The equivalent length for refrigerant lines is calculated by considering the actual length of the pipe, as well as the fittings, valves, and other components that contribute to pressure drop. The equivalent length is typically calculated using tables or charts provided by the pipe manufacturer or through the use of specialized software. It’s essential to accurately calculate the equivalent length to ensure that the pipe size is correctly determined.
Pressure drop in refrigerant piping systems can lead to reduced system efficiency, increased energy consumption, and decreased system capacity. As pressure drop increases, the compressor must work harder to maintain the desired system pressure, resulting in higher energy bills and increased wear on the compressor. Additionally, excessive pressure drop can lead to refrigerant flow restrictions, causing the system to malfunction or even fail.
The correct pipe size for refrigerant suction piping is determined by considering the refrigerant flow rate, suction pressure, and pipe material. A larger pipe size is typically required for suction piping to minimize pressure drop and ensure proper system performance. The pipe size must also be compatible with the compressor and other system components to ensure safe and efficient operation.
Common mistakes to avoid when sizing refrigerant piping include underestimating the refrigerant flow rate, neglecting to consider pressure drop, and failing to account for pipe fittings and valves. Additionally, using incorrect or outdated data, such as incorrect pipe sizing charts or tables, can lead to inaccurate pipe size determination. It’s essential to follow established industry guidelines and best practices when sizing refrigerant piping to ensure accurate and reliable results.
To ensure that your refrigerant piping system is properly insulated, it’s essential to select the correct insulation material and thickness based on the system operating conditions and environment. The insulation should be able to withstand the maximum and minimum temperatures expected in the system, as well as any mechanical stresses or vibrations. Additionally, the insulation should be properly installed and maintained to ensure that it remains effective over the system’s lifespan.
