Diseño y cálculo de tuberías frigoríficas (III)

2. CÁLCULO DE LOS DIÁMETROS MEDIANTE SOFTWARE

2.2. COOLPACK

Este software tiene funciones parecidas a Solkane para el cálculo de tuberías, aunque también presenta muchas otras opciones interesantes para analizar ciclos frigoríficos, incluso de tipo inundado, y varias configuraciones de ciclos de doble etapa que analizaremos en artículos posteriores.

Una vez abierto Coolpack, seleccionamos la pestaña «CoolTools: Cycle Analysis» y luego «One-stage cycle with DX evaporator». Pulsamos en «Cycle Spec» para configurar el ciclo con los datos de nuestro proyecto (Figura 1).

Figura 1. Configuración del ciclo frigorífico de Tª negativa.

Una vez establecido el ciclo para el primer tramo N1, debemos entrar en la pestaña «Auxiliary» e ir a «Pipe dimensions». En este caso podemos ajustar la velocidad, pero no nos deja afinar con la longitud de la tubería ni ajustar las condiciones de cálculo (Figura 2), por lo que solo aconsejo este programa para un cálculo rápido y aproximado. Se puede ver que el software recomienda para el tramo N1 un diámetro de 76 mm en la línea de aspiración y 31,2 mm en la línea de líquido, fijando velocidades de 10 m/s y 0,6 m/s respectivamente. Vemos que estos resultados son similares a los obtenidos con Solkane.

Figura 2. Propuesta del software para el tramo N1.

2.3. COOLSELECTOR

Este software de Danfoss tiene múltiples funciones, tales como análisis de líneas frigoríficas con válvulas y accesorios, compresores y muchas otras posibilidades que estudiaremos en posteriores artículos. Para calcular tuberías con Coolselector, seleccionamos la casilla «Tuberías» en la pantalla principal (Figura 3).

Figura 3. Pantalla principal de Coolselector.

A continuación se configuran los parámetros del ciclo frigorífico (Figura 4). Seleccionamos como sistema «Expansión seca», marcamos la línea de aspiración y elegimos el refrigerante R-404A. Puesto que el R-404A es una mezcla zeotrópica con bajo glide, recomiendo indicar en la casilla de Tª de evaporación y condensación los valores como «Tª media». En el caso de otros refrigerantes con un glide mayor, habría que analizarlo con más detalle.

En «Criterios de  selección» recomiendo en primer lugar seleccionar «Velocidad», en este caso fijamos el máximo para tramos horizontales, 10 m/s, y luego comprobaremos el valor de pérdida de carga obtenido en la tubería. Seleccionamos en este caso tubería de cobre tipo ANSI y en «Conexión», también marcamos «Soldadura ANSI». Finalmente indicamos la longitud del tramo, el tramo N1 es de 18 m.

Figura 4. Resultados de Coolselector para el tramo N1.

Podemos ver que el tubo recomendado  es el de 3-1/8″, para una velocidad de 10,19 m/s y una pérdida de carga de 0,011 K/m, valores muy similares a los obtenidos con Solkane, aunque en este caso conseguimos más precisión y más información para adjuntar al proyecto, tal como la curva de eficiencia de la tubería mostrada en la Figura 4.

Se puede proceder de la misma manera para el resto de tramos del proyecto, seleccionando también en el programa la línea de líquido. Podremos comprobar que se llega a unos valores similares a Solkane, pero sin tener que preajustar los valores de pérdida de carga en las tuberías. Coolselector realiza todo el trabajo, y permite obtener valores más precisos. Como inconveniente tenemos que el manejo de este software requiere algo más de práctica, por su numerosas opciones disponibles.

Una opción interesante de este programa es la de calcular tuberías con accesorios y válvulas intercaladas, donde se tiene en cuenta la pérdida de carga exacta de los elementos que se incorporan a la tubería. Por ejemplo, veamos un caso para una línea de líquido con los siguientes elementos: válvula corte, filtro, visor, tubería y válvula solenoide. Para ello, seleccionamos una pestaña nueva en el programa, y picamos luego en la pestaña «Componentes en serie». Marcamos la línea de líquido y empezamos a insertar los elementos de dicha línea (Figura 5). Podemos ver que el software calcula globalmente la línea frigorífica en conjunto con todos los accesorios interactuando entre sí. Esto es una gran ventaja, ya que es la simulación más aproximada que podemos hacer antes del montaje real.

Figura 5. Simulación de línea de líquido con accesorios incluidos.