1287 copeland discus demand cooling

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    B o le tin d e in g en ie ria d e a p lic ac io ne sAE-1287 -R1 SP

    4-

    R e vis ad o e l12 de d ic iem bre de

    C OP ELAN D D IS CU S D EM AN D C OO LIN G

    In t roducc ionCuando el HCFC22 se usa en un sistema de refri-

    geraci6n correctamente disefiado y controlado, es unaautentica altemativa para baja temperatura de refrige-rante con respecto al CFC-502, el cual debe ser des-continuado deb ida a su alto potencial de destrucci6nde ozona. Sin embargo, la experiencia ha mostradoque el HCFC-22 puede presentar problemas como refrigerante para baja temperatura, ya que en ciertascondiciones la temperatura de descarga del compre-sor excede el Ifmite segura para la estabilidad a largoplazo del aceite refrigerante.

    El sistema Copeland "Demand Cooling" (ver lara 1) emplea la electroniea modema para proporciouna soluci6n efectiva y confiable a un bajo casto ate problema. Se requiere para todas las aplicaciode una sola etapa HCFC-22 can temperaturas deturacion de succi6n abajo de -23.3 C (-10 F).EI "Demand Cooling" es compatible can unidaindividuales (convencionales) asf como en siste

    en paralelo.

    S I S TEMA "D EM AN D C O OL IN G "

    [email protected]

    C 1990 C OP aAN D C OR PO RAT IO N

    va t vu l adeinyecc ion

    F igura 1

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    In ye c cio n " D em a n d C o o lin g "iL~120c:-0'g 110(I)c:C D"0100c:ou- 8 90C IS, _: : : : Jf 808 -E 70~

    E I a r e a arr iba d e c ad a lin ea d etemperatura de l ga s d e re tomomu es tr a e n range ap rox imadod e in ye cc i6 n " D em a n d C o o lin g ".-30

    ~ ~ - - ~ - - - - - - r - - - - - - - - - - r - - - - - - - - - - ~ - - - - - - - - ~-40 o20 -10

    T emp e ra tu ra d e evaporac ion (oF)F ig ura 2

    EI modulo "Demand Cooling" usa la senal de unsensor de temperatura de descarga en la cabeza paramonitorear esta temperatura. Si se alcanza una tem-peratura crttica, el m6dulo energiza una valvula de in-yeccion de iarga vida que dosifica una cantidad con-troJada de refrigerante saturado en la cavidad desuccion del compresor para enfriar et gas succionado.Este proceso controla la temperatura de descarga aun nivel segura. Si, por alguna razon, la temperaturade descarga se eleva arriba de un nivel maximo prefi-jade, el modulo del "Demand Cooling" desconectara elcompresar (requiriendo un restablecimiento manual)actuando el contacto de aiarma. Para reducir la canti-dad de refrigerante que debe ser inyectado, el procesode enfriamiento del gas succionado se realiza des-pues de que el gas ha pasado alrededor y a traves delmotor.Los orificios de las valvulas de inyeccion se han es-

    cogido con mucho cuidado para cada estilo de cuerpopara ser 1 0 suficientemente grandes para proporcionarel enfriamiento necesario cuando se requiera pero notan grandes que se inyecten cantidades peligrosas deliquido, 0 que ocurra una ftuctuacion excesiva en elsistema durante eJ ciclaje de la valvula de inyecclon.Normalmente las fluctuaciones de presion no son rna-yores de 1 a 2 Ib/pulg2. Es importante usar la valvulacorrecta para cada tipo de cuerpo de compresor.La informacion de funcionamiento de los compreso-

    res con "Demand Cooling" incluyen los efectos de lainyeccion cuando se requiere. Las condiciones aproxi-

    madas donde ocurre [a inyeccion se muestran en laFigura 2. En las condiciones en que el "Demand Cool-ing" esta operando, los valores de funcionamiento sonlos valores promedio en tiempo de los valores instan-taneos, ya que ocurren pequeiias fluctuaciones en lascondiciones de suecion y descarga a medida que lasvalvuJas de inyeccion de "Demand Cooling" cicJan.

    El concepto de inyeccion de refrigerante ha sidoampliamente reconocido desde hace algun tiempo, suapllcacion no se ha apticado extensamente desde1960 debido a la disponibilidad de CFC-502, la reduc-cion de capacidad y eficiencia, y la poca confiabilidadde los sistemas de inyeccion.EI sistema Copeland "Demand Cooling" controla lacapacidad y eficiencia limitando la inyeccion a aque-

    lias veces en que se requiere controlar las temperatu-ras de descarga en niveJes seguros. Para la mayoriade Jas aplicaciones durante los periodos de alta tem-peratura de condensacion, altas temperaturas del gasde retorno, 0 presion de succion anormalmente baja.EJ sistema "Demand Cooling" ha side disenado paracumplir los mismo estandares de confiabilidad que loscompresores Discus.En muchos cases, con sistemas de cabeza flotante

    en los que las temperaturas de condensaeton son ba-jas durante la mayor parte del ano, el "Demand Coo-ling" operara baslcernente como un control de protec-cion del compresor, algo asi como el control de faUade aceite que protege al compresor durante los perio-

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    dos de baja presion de aeeite. EI "Demand Cooling"operara durante los periodos en que las temperaturasde eondensaci6n y de retorno del gas sean altas 0 enlos que una falla del sistema (tales como un evapora-dor congelado, una valvula de expansion que no con-trole el sobrecalentamiento, un condensador que estebloqueado 0 una faUa en el ventilador del condense-dor) eleve las temperaturas de condensaclcn a lastemperaturas del gas de retorno a niveles anormal-mente altos 0 reduzca Ja presion de suce ton a nivelesanormalmente bajos.R a ng o d e o p er ac io n"Demand Cooling" esta disenado para proteger al

    compresor de altas temperaturas de descarga sobrelos rangos de temperatura de evaporaci6n y conden-saci6n mostrados en la Figura 2 a un maximo de tern-peratura de 65 F de retorno del gas.D i seno del s i s t ema " D em a n d C o o lin g "Cuando el"Demand Cooling" opera, Ie quita capacl-dad de refrigeracion al evaporador en forma de Ifquido

    saturado que se inyecta a J compresor (ver la Figura 3para el esquema de un sistema sencillo tfpico). EIefecto de disminuci6n de capacidad del evaporador esminima, ya que se usa para enfriar el gas entrando al

    compresor. A medida que el gas se esta enfriando,vueJve mas denso, incrementando eJ flujo de mastraves del compresor, 1 0 que parcialmente compela disrninucion de capacidad del evaporador.5i hay una ganancia considerable de calor en

    nea de succion, la inyecei6n puede dar por resultuna psrdida sustaneial en la capacidad del evaporadurante la operaclon del "Demand Cooling". Paraducir esta perdida, es recomendable mantener laracion del "Demand Cooling" en el minimo a travesun buen diseno del sistema y una instalaei6n correHay 3 areas que se pueden considerar para reducimpacto de operaci6n y rendimiento del "Demand Cling".1) Temperatura del gas de retorno del compreLas Iineas de succion deben estar bien aisladas

    reducir la ganancia de calor de la linea de succlonsobrecalentamiento del gas de retorno debe serbajo como sea posible para que este de acuerdouna operacion segura del compresor.2) Temperaturas de condensaci6n. Es importa

    cuando se use HCFC-22 como un refrigerante detemperatura, que las temperaturas de oonden s ase minimicen para reducir las relaciones de comsi6n y la temperatura de descarga del compresor.

    D IAG RAM A D EL S IS TEM A "D EM AN D C OO LIN G "~ MA L C I R C U I T O . . . . . . . . . .D E C O N T R O L ---1--"""" L

    M O D UL O D EC O N T R O L D a"DE I IANDC O O U N G " A- - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ IIIIIII

    - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ IUNEA D E C O N T R O LELECTR ICO D E LAV AL VU LA D EI NYECC ION

    U N EA D E IN Y EC C IO N D E R E f R IG E RA N T E

    C O N D E N S A D O RS E N SO R Y U N E A Soa S E N S O R D E L' " D E M A N DC O O U N G "

    1I F l L TRODELA: U N E A D EI I NYECC ION: . . _ _ _ _ . . .II

    , R LTRO SEC ADORD EL A U N E A D E SUCC IO t IC O M P R E SO R - - - - '

    VA LVU L ADEPAROMAN U A L - -. ... .. .

    E V A P O R A D O R

    VALVU LA M IR IL lAS O L E NO ID E D EI N Y E C C I O N

    A C U M U L A D O R

    Figura 3

    3

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    3) Presion de succion. El disefio del evaporador ylos aditamentos de control del sistema deben proper-. cionar la maxima presion de succion de acuerdo cont a a p l ic a c io n de manera de tener una r e lac ion de c o r n -presion tan baja como sea posible.C om p re so re s "D em a nd c oo lin g"Para et "Demand Cooling" no se han introducido

    nuevos modelos de compresores. Sino que lo s mode-los existentes "Discus" de baja temperatura con CFC-502 se han modificado, ajustando sus capacidadespara HCFC22 y el uso de "Demand Cooling". Las r na -dificaciones consisten en afiadir un puerto de inyeccion en el cuerpo del compresor y un puerto para unsensor de temperatura en la cabeza del compresor. Laubicacicn de esos puertos es crftica y se determino at r aves de un extenso programa de desarrollo.La informacion de funcionamiento del HCFC-22 in-

    cluye los efectos de la inyeccion "Demand Cooling"cuando las condiciones de ope r ae i on 1 0 requieren.T ama fio d e l c o nd e n sa d o rLos tamafios de los condensadores deben seleccio-

    narse de acuerdo a metodos convencionales. EI "De-mand Cooling" p r a cn camen t e no tiene ningun efectoen rechazo de calor del sistemaComponen t e s del s is tema "Demand Coating"EI sistema "Demand Cooling" (vea la Figura 1) con-

    siste de: el Sensor de Temperatura (TS) de "DemandCooling", el Modulo de "Demand Cooling" (CM) y laValvula de Inyecci6n (IV).EI TS usa un termistor de precision de coeficiente

    de temperatura negativa (NTC) (Ia temperatura del ter-mistor disminuye cuando la temperatura se eleva) pa-ra proporcionar las senates de temperatura al eM.EIIV dosifica el flujo de refrigerante en la linea de li-

    quido a! compresor. EI sOlenoide de IV recibe senalesde encendido y apagado desde el CM. Cuando se re-quiere enfriamiento en el compresor el solenoide seenergiza y abre el orificio de la IV para entregar refri-gerante saturado al compresor para enfriarlo. EI orift-cio de la valvula esta cuidadosamente dimensionadopara cumplir con los requerimientos de c a d a estilo decuerpo de los compresores Discus.E I e M t iene t res grupos funcionales:

    A) La senal de entrada y los circuitos deCiilculo comparan la sefial de entrada del sensorde temperatura con un punto intemo fijado y decidecuando energiZa el solenoide IV, 0en el caso de unproblema, el relevador de alarma del CM.

    B) La senal de salida hacia el IV es controladapor un interruptor electronico conectado al solenoi-de de la IV de tal rnanera que, cuando se requiera,et vapor refrigerante puede ser dosificado al com-presor para evitar el sobrecalentamiento de dichocompresor. Un tado del interruptor electronico estaconectado intemamente a "L1" Y el otro lado a laterminal de salida "S " (vea la Figura 4).C) La senal de alarma para control local a re-mota. La alarma se energiza, despues de un minu-

    to de retraso, por una sefial continua de baja 0 altatemperatura del TS. La senal de alarma puede indi-car 1 0 siguiente:1) La temperatura de descarga del compresor se

    ha elevado arriba del nivel disefiado para ser con-trolado por el "Demand Cooling".2) Un sensor en corto.3) Un sensor abierto.Para evitar paros dafiinos, se provee un retarda-

    dor de un minuto antes de la alarma, despuss deuna c ond i e i on continua de lectura de alta 0 baja re -sistencia 0sobretemperatura.EI relevador de alarma utiliza un contacto de polo

    sencillo y doble tiro. Las terminales del contacto son" L " , "M" Y "A ":"L": ccmen (a "A" y "M")"L , M": Normalmente cerradas (compresor fun-

    cionando, abierto en a!arma)"L, A": Normaimente abiertas (sefial de alarma,cenada en alarma)EI contacto del relevador de la alarma ("L" a "M")

    normalmente cerrado (NC) debe ser conectado enel circuito de control en el cornpresor, de tal maneraque abriendo este contacto desconecta al compre-sor de la linea y desconecta Ia energia hacia el CM.Vea las Figuras 4A, 48 , 4C Y 40.Las Figuras 4A y 4 B ta rn b ie n muestran un relevador

    de cerriente (que debe usarse con compresoresempleando proteccion interna de sobrecorriente) yun interruptor de presion de aceite "Sentronic". EI cir-cuito de control esta arreglado a proposlto de tal rna-nera que el protector de sobrecarga interna Ie quita laenergia a ambos, el "Sentronic" y el modulo de "De-mand Cooling". Esta precaucion evita que el interrup-tor de presion de aceite actUe y eI solenoide de "De-mand Cooling" inyecte cuando el compresor no estafuncionando.EI relevador de alarma requiere una restablecimien-

    to manual para que se preste atenci6n a un problemadel sistema.

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    '--~-""'--"""-"""-'-"--'-"'-"-'--'-':! . 1 N -8-!l.~ ~\.

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    InformaciOnde l s is tema1) "Demand Cooling" esta disefiado para trabajar en

    todos los compresores Copeland Discus equipadoscon puertos de inyecci6n. Se requiere un paquete dif~rente para cada estilo de cuerpo de compresor y volta-je de control. Vea la Tabla 2 para ellistado de nu rne -ros de parte de los paquetes "Demand Cooling".2) EI sistema debe estar limpio. Un sistema suciopuede tener material extrafio que tape el orificio del

    solenoide. Instale siempre a la entrada de la valvulade inyecci6n un filtro secador para Ifnea de Ifquido ca-paz de remover particulas de apenas 25 micrometros.3) No use ningun filtro que contenga materiales que

    puedan pasar el filtro y posiblemente obstruir el orificiode Ia IV.4) La linea de abastecimiento de refrigerante liquidodebe ser de un minima de 3/8 y dirigido de tal manera

    que no interfiera con el mantenimiento del compresor.EI refrigerante liquido debe tener suficiente subenfria-miento en la valvula de inyecci6n para evitar vapor enl a v a lv u la ,5) La linea de refrigerante liquido a la IVdebe estar

    -soportada de tal forma que no provoque esfuerzos enla IV y en la tuberia de la IV 0 permita una vibraci6nexcesiva. EI no tener esta p recauc lon puede dar comoresultado dafios a la IV y su tuberia y/o perdida de r~frigerante.6) Se debe usar un ventilador en la cabeza para

    ayudar a bajar las temperaturas de descarga del com-presor.

    7) Las temperaturas de retomo del gas NO debenexceder los 650 F.8) A los disefiadores de sistemas se les aconseja

    que revisen sus diagramas de descongelacl6n paraevitar el retorno de refrtgerante Uquido al compresor, 1 0cual puede ocurrir en la terminaci6n de la descongela-ci6n con HCFC-22. EI HCFC-22 tiene un calor de va-porizaci6n r nucho mayor que el de CFC-502 y si seusan los pa r ame f r o s de diseiio para CFC-502, perocon HCFC-22, habra retorno de refrigerante Ifquido.Control de capac idad"Demand Cooling" no esta aprobado hasta la fecha

    para compresores con control de capacidad.Factores de ajustede func ianamientoYa que la temperatura de descarga del compresordepende de la temperatura del gas de retorno, la can-

    tidad de inyeccion y su efecto en la capacidad del eva-porador y el flujo de masa variara un poco con la tem-peratura de retorno del gas. Los efectos aproximadosde la temperatura de retorno del gas sobre la capaci-dad del evaporador y el flujo de masa, aparecen enlas tablas 3A y 3B. Estos factores deben aplicarse a lacapacidad de retorno del gas a 650 F Y a los valoresdel flujo de masa en las hojas de fUncionamiento pu-blicadas.Especi f icaciones de l " D emand Cool ing""Demand Cooling" esta disefiado para operar y pro-

    teger al compresor dentro de la envolvente de evapo-raci6n y condensacion en la Figura 2. Las puntas deoperaci6n y las aceiones de control estan listadas enlaTabla 1.

    Tab la 1P UN TO S D E O PERAC IO N Y AC CIO NES D E C ON TR OL D EL "D EM AN D C OO UN G-

    Temperatura intema de la cabezaE le va oo os e a 2920 FB aja nd o a 282 0FE le va nd os e a 3 1 00 FA t empe ra tu ra amb ie n te (no F )

    O p era cio n d el C MSolenoide de " D emand C oo lin g " e n cendid oS o le no id e d e " D em a nd C o olin g" a pa ga doC on ta c to d e a1armaene rg iz a d oS o le no id e d e " D em a nd C o olin g" a pa ga do

    R e sis te n cia a p ro xim a d a d e l s e ns or2,100 ohm2,400 ohm1 ,7 00 ohm90 ,0 00 ohm

    V ato re s m axim o s d e c on ta cto s: 7 20 V A, 1 20 12 40 V AC , 6 0 Hz , Sa lid a maxim a de l s ole n oid e ( te rm in a l "Sj.V alo r: 1 6 W ( el s ole no id e IVde be se r la un ica ca rg a e n esta sal ida).T iem po d e re tra so p ara la a ctiv ac io n d e la a 1a rm a d e " D em a nd C o olin g" ( de sp ue s d e u na c on tin ua re sis te nc ia alta 0 b aja d e J a s e f 1 a 1d e e ntra da T S ): 1 m in uto Tabla2

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    6 0 H z

    N UM ER OS D E P AR TE D EL P AQ UETE "D EM AN D C OO LIN G"20 3D 40 60

    120V 998-1 000-12 998-100113 998-1001-14 998-1001-16240 V 99B-1000-22 998-100123 998-1001-24 998-100126120V 998-1000-12 9981000-13 998-1000-14 998-1000-16240 V 998-1000-22 998-1000-23 998-1 000-24 998-1000-26

    5 0 H z

    L os p aq ue te s d e MD em an d C oo lin g" in cluye n: 8 m od ulo d e " Dema nd C oo lin g co n d os to milto s d e m on ta je8 s e n s o r de tempera tura c o n 3p ies de c ab le b lin d adoV a l v u l a de in ye cc iO n y s oIe n oid e ( co n her ra je d e mon ta je )Gu ia d e in st ala cio n y s olu cio n de p ro b lemas.

    S opor te s d e mon ta je d e MDemandC oolin g " o p cio n ale sM o de lo s 2 D y DModelos 4D y 6D 9 9 8 - 0 7 0 Q - 0 99 9 8 - 0 7 0 0 - 1 0

    Sen so re s de t empe ra tu raC a ble b lin da do d e 3 pies ( e s t c i n d a r )C a ble b lin da do d e 10 p ies (opc iona l ) 085-0109-00095-0109-01

    GU l as de in st ru cc io n es de in st ala c i6 n de " D emand C oo lin g "Public ac io n es C opela n d Nums. 90-130 pa ra compresor es 20 y 3D90-131 pa r a compreso res 4090-133 para c omp re so re s 6 0

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    Tabla3AFAC TO RES D E AJU STE D E LA C AP AC ID AD D EL EVAP OR AD OR "D EM AN D C OO UN G"

    T em p era tura d el Tempera tu ra de Tempera tu ra de sa tu rac iOn de succ i6n (0 F )g as d e re to rn o condensac ion -40 -35 -30 - 2 5 - 2 0 - 1 5 -1 0 -s 00 F ) ( O F )50 70 1.003 1.003 1.004 1.004 1.004 1.005 1.005 1.005 1.00580 0.976 0.994 1.002 1.003 1.003 1.003 1.004 1.004 1.00490 1.000 0.997 0.995 0.992 1.002 1.002 1.003 1.003 1.003100 1 .004 1.001 0.998 0.995 0.993 0.990 1.001 1.002 1.002110 1.007 1.004 1.002 0.998 0.996 0.993 0.990 0.998 1.000120 1.010 1.008 1.005 1 .002 0.999 0.997 0.994 0.991 0.988130 1.013 1.011 1.008 1.0OS 1.002 1.000 0.997 0.994 0.99135 70 1.007 1.007 1.008 1.008 1.009 1.009 1.010 1.010 1.01180 1.0OS 1.005 1.006 1.006 1.007 1.007 1.008 1.008 1.00990 1.000 0.996 1.004 1.004 1.004 1.005 1.006 1.006 1.007100 1.006 1.001 0.997 0.993 1.002 1.002 1.003 1.003 1.004110 1.010 1.006 1.002 0.998 0.994 0.989 1.000 1.000 1.001120 1.016 1.011 1.007 1.003 0.990 0.995 0.991 0.986 1.000130 1.020 1.016 1.012 1.007 1.003 0.999 0.994 0.990 0.98520 70 1.012 1.012 1.013 1.014 1.015 1.016 1.017 1.018 1.01980 1.009 1.009 1.009 1.010 1.011 1.013 1.014 1.014 1.01590 1.006 1.006 1.006 1.070 1.008 1.009 1.010 1.010 1.011100 0.990 0.985 1.003 1.003 1.003 1.004 1.0OS 1.006 1.007110 1.0OS 0.998 0.993 0.998 0.999 1.000 1.001 1.002 1.003120 1.016 1.016 1:005 1.000 0.995 0.990 1.000 0.998 0.995130 1.027 1.022 1.017 1.012 1.006 1.001 0.996 0.990 0.991

    Tabla 38FAC TO RES D E AJU STE D EL FLU JO D E M AS A D EL EVAP ORAD OR "D EM AN D C OO UN G"

    Tempera tu ra de l Tempera tu ra de Tempera tu ra de saturaci6n de succ iOn (0 F )gas de r e tomo condensac iOn ~ -35 -30 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 -s 0(C F) ( C F)50 70 1.020 1.017 1.015 1.012 1.009 1.006 1.004 1.001 1.00080 1.025 1.02 1.020 1.017 1.014 1.012 1.009 1.006 1.00490 1.030 1.027 1.025 1.022 1.019 1.017 1.014 1.011 1.009100 1.035 1.032 1.030 1.027 1.024 1.022 1.019 1.016 1.014110 1.040 1.037 1.035 1 .032 1.029 1.027 1.024 1.021 1.019120 1.045 1.042 1.040 1.037 1 .034 1.032 1.029 1.026 1.024130 1.050 1.047 1.045 1.042 1.039 1.037 1.034 1.031 1.02935 70 1.025 1.023 1.019 1.015 1.010 1.006 1 .000 1.000 1.00080 1.042 1.038 1.034 1.030 1.025 1.021 1.016 1.011 1.00690 1.061 1.057 1.053 1.049 1.045 1.041 1.037 1.033 1.029100 1.070 1.066 1.062 1.058 1.054 1.050 1.046 1.042 1.038110 1.078 1.074 1.070 1.066 1.062 1.058 1.054 1.050 1.046120 1.087 1.083 1.079 1.075 1.071 1.067 1.063 1.059 1.055130 1.096 1.092 1.088 1.084 1.079 1.075 1.071 1.069 1.06220 70 1.031 1.026 1.021 1.016 1.011 1.006 1.001 1.000 1.00080 1.050 1.045 1.040 1.035 1.030 1.025 1.020 1.015 1.01090 1.069 1.064 1.059 1.054 1.049 1.044 1.039 1.034 1.029100 1 .088 1.083 1.078 1.073 1.068 1.063 1.058 1 . 0 5 3 1.048110 1.107 1.102 1.097 1.092 1.087 1.082 1.on 1.072 1.067120 1.126 1.121 1.116 1.111 1.106 1.101 1.096 1.091 1.086130 1.145 1.140 1 .135 1.130 1.125 1.120 1.115 1.110 1.105

    Im p re s o e n M e x i c o