Inyección de vapor prevención de helado del depósito torre de enfriamiento

Inyección de vapor prevención de helado del depósito Torre de enfriamiento

Si se dispone de vapor se puede inyectar directamente a través de un muffler o amortiguador. 

Aunque las condiciones de congelación prolongadas complican el funcionamiento de la torre de refrigeración, las medidas clave pueden garantizar un rendimiento sin problemas.

En aplicaciones que van desde instalaciones de procesos industriales hasta centros de datos, muchos edificios requieren refrigeración, incluso en climas fríos. Se necesita una supervisión cuidadosa cuando se operan torres de enfriamiento en temperaturas bajo cero para evitar complicaciones. Siguiendo algunas pautas operativas básicas, las torres de enfriamiento pueden funcionar con éxito durante todo el año, incluso en climas fríos.

Es importante discutir los requisitos de operación en climas fríos con el fabricante de su torre de enfriamiento. Los diseños de torres de enfriamiento de flujo cruzado y contraflujo tienen diferentes características de operación en climas fríos, pero existen algunas prácticas que son comunes a ambos diseños de torres. Incluyen:

• Los operadores deben mantener una carga de calor adecuada.
• Los operadores deben usar unidades de frecuencia variable para modular la velocidad del ventilador.
• Los operadores deben incorporar un diseño que evite que el agua salpique y forme hielo.

Las rejillas de entrada y las áreas alejadas de la fuente de calor son más susceptibles a la formación de hielo. Una ligera formación de hielo en el área de la persiana de entrada durante temperaturas bajo cero es normal. Por lo general, no es una preocupación. El objetivo es evitar la formación de hielo excesiva que puede impedir que el aire fluya a través de la torre de enfriamiento.

Los operadores de torres de enfriamiento deben establecer procedimientos de operación en climas fríos que se implementen cuando las temperaturas pronosticadas estén cerca del punto de congelación durante más de 24 horas.

A continuación se enumeran algunos principios básicos de funcionamiento en climas fríos. Incluyen:

• No opere torres de enfriamiento sin una carga de calor.
• Mantenga una tasa de flujo de agua sobre el medio de intercambio de calor (llenado) de la torre de enfriamiento en el mínimo de diseño o mayor en todo momento.
• Para evitar la formación de hielo en climas fríos si la carga de calor desciende demasiado, desvíe el flujo de agua de operación directamente al depósito de agua fría.
• Si bien se pueden emplear motores de ciclo de ventiladores o de dos velocidades, se prefieren los impulsores de frecuencia variable.
• No opere la torre de enfriamiento sin supervisión en climas bajo cero.

Una mirada más cercana a cada uno de estos consejos ayudará a preparar a los usuarios de torres de enfriamiento para operar en climas fríos.

• No opere sin una carga de calor. Sin una carga de calor, el agua que fluye a través de la torre se igualará a la temperatura de bulbo húmedo del aire o formará hielo, lo que ocurra primero. Esto sucederá rápidamente con los ventiladores funcionando y más lentamente con los ventiladores apagados. La acumulación excesiva de hielo puede impedir el flujo de aire y dañar el relleno, lo que hace que la torre de enfriamiento sea ineficaz.

• Mantenga la tasa de flujo de agua sobre el relleno de la torre de enfriamiento en el mínimo de diseño o mayor. Para cualquier tasa de flujo deseada por el operador, se debe tener cuidado de mantener al menos la tasa de flujo de agua mínima del fabricante de la torre de enfriamiento por celda individual de la torre de enfriamiento. El número de celdas que reciben agua debe ajustarse para mantener el flujo mínimo por celda.

El fabricante de la torre de enfriamiento puede extender el porcentaje de flujo mínimo a un valor más bajo mediante el uso de disposiciones de diseño de distribución de agua. Estas disposiciones acomodan el flujo bajo al reducir adecuadamente el área activa de llenado mientras se mantiene la cabeza de presión adecuada sobre las boquillas. (Los métodos para reducir el área activa del relleno incluyen represas de cuencas de agua caliente o tazas de desbordamiento en una torre de enfriamiento de flujo cruzado). Esto conduce a una distribución uniforme del agua sobre el relleno y un rendimiento predecible.

• Desvíe el flujo de agua operativo directamente a los depósitos de agua fría. Para evitar la formación de hielo en climas fríos si la carga de calor desciende demasiado, desvíe el flujo de agua de operación directamente al depósito de agua fría. No module el flujo de agua de derivación, o el relleno puede congelarse fácilmente en áreas de bajo flujo.

Use variadores de frecuencia cuando opere torres de enfriamiento en condiciones de congelamiento continuo. Si bien se pueden emplear motores cíclicos de ventiladores o de dos velocidades, los variadores de frecuencia (VFD) eliminan los gradientes de temperatura de celda a celda y son los preferidos cuando se operan torres de enfriamiento en condiciones de congelamiento continuo. Los ciclos secuenciales de los ventiladores (todos encendidos, uno apagado, dos apagados, etc.) pueden conducir a temperaturas significativamente más bajas en las celdas donde los ventiladores están encendidos. Esto aumenta el riesgo de congelación celular. Para evitar esto, cada celda debe estar equipada con un VFD y cada una debe operar a la misma temperatura de referencia.

No opere la torre de enfriamiento sin supervisión en climas bajo cero. No importa qué tan automatizada esté la operación de la torre de enfriamiento, los inspectores deben verificar físicamente la torre con regularidad en condiciones de congelación continua. Durante clima templado, las condiciones se pueden monitorear con cámaras remotas que se comunican con la sala de control. Sin embargo, durante el clima más frío, se recomienda que el operador realice inspecciones in situ de la torre de enfriamiento con mayor frecuencia.

De los dos tipos básicos de torres (flujo cruzado y contraflujo), se recomienda una torre de enfriamiento de flujo cruzado en la mayoría de los escenarios para la operación en climas fríos. El sistema de distribución de agua de una torre de flujo cruzado permite flujos significativamente más bajos. Este diseño evita simultáneamente el desarrollo de canalizaciones de agua en el relleno y previene la formación de hielo en temperaturas bajo cero.

Usando represas de agua caliente o copas de boquilla, las torres de flujo cruzado mantienen la carga de calor hacia el lado del relleno expuesto a los elementos del clima. Esto promueve el contacto entre el agua tibia y las superficies heladas para mejorar el derretimiento en condiciones de flujo bajo. Además, las torres de flujo cruzado con caras de entrada de aire inclinadas hacia adentro inician una fusión más rápida (en comparación con una torre de contraflujo) en la rejilla de entrada de aire cuando se apagan los ventiladores. El control del hielo también depende del tipo de relleno, si tiene persianas adheridas, el sistema de distribución de agua y la disposición del equipo mecánico.

Las láminas de relleno con persianas integrales, que normalmente se encuentran en las torres de flujo cruzado, son más adecuadas para el funcionamiento en climas fríos. Las persianas están muy cerca de la carga de calor, lo que ayuda a limitar la acumulación de hielo y aumenta la efectividad del descongelamiento del hielo cuando los ventiladores están apagados. Las persianas integrales, con su espacio más reducido en comparación con las persianas de estilo aspa, también brindan la máxima contención de agua para evitar la acumulación de hielo. Por lo general, se termoforman en una hoja continua con la superficie de transferencia de calor. Esto proporciona un buen control del agua y ayuda a evitar salpicaduras.

Para reducir el consumo de energía, los ingenieros de diseño a menudo utilizan economizadores del lado del aire o del lado del agua para aprovechar las condiciones del aire ambiente fresco y de baja humedad para un enfriamiento más eficiente. Un economizador integrado permite transiciones graduales en cualquier dirección, desde el funcionamiento del economizador únicamente hasta el funcionamiento completo del enfriador, lo que permite el mejor control en condiciones de congelamiento. Los economizadores del lado del aire introducen aire de baja humedad en el sistema en lugar de volver a enfriar el aire recirculado. Los economizadores del lado del agua complementan el enfriamiento por evaporación de una torre de enfriamiento para maximizar el rechazo de calor y minimizar el consumo de energía del enfriador.

Este proceso, llamado enfriamiento gratuito, utiliza temperaturas más bajas del aire exterior para proporcionar agua más fría al sistema. Dichos diseños pueden eliminar o reducir significativamente la necesidad de operar un enfriador. Los procesos o instalaciones que utilizan sistemas enfriados por agua ofrecen un menor consumo de energía para la mayoría de las tareas de enfriamiento.

Cuando se opera bajo un sistema de enfriamiento gratuito, a menudo se especifican torres de flujo cruzado. El diseño de los sistemas de flujo cruzado proporciona un acceso más fácil para realizar el servicio y limpiar el sistema de distribución incluso con las bombas en funcionamiento. Otras ventajas incluyen una mejor distribución del agua y adaptabilidad a las variaciones en el flujo de agua. Como resultado, las torres de flujo cruzado mantienen más celdas en funcionamiento con cargas reducidas.

Durante condiciones de congelamiento, la tasa de flujo de agua y el rango de enfriamiento, o la diferencia de temperatura del agua que ingresa a la torre de enfriamiento versus la que sale de la torre de enfriamiento, deben considerarse cuidadosamente para la operación del economizador. Comprender la dinámica de la carga de calor, el rango y la tasa de flujo es crucial para una operación exitosa del economizador. Suponiendo una carga de calor constante, el aumento de la tasa de flujo disminuirá el rango de enfriamiento. Esto conduce a un gradiente de temperatura más pequeño a lo largo del relleno y a una probabilidad relativamente menor de formación de hielo.

La reducción del flujo y el aumento del rango de las temperaturas de agua fría deseadas de un economizador no garantizan la protección contra congelamiento. Mantenga el caudal de agua alto y cicle los ventiladores controlados por VFD de la velocidad mínima a la posición de apagado cuando sea necesario para mantener el sistema a la temperatura promedio más alta posible en el relleno cuando esté en el modo de economización. Cuanto mayor sea el punto de ajuste del economizador, menor será el riesgo de congelamiento. Un punto de referencia de 45 °F (7 °C) o superior, en el caudal de agua más alto que se pueda mantener, dará como resultado un potencial de congelamiento menor en el modo de economización.

En conclusión, las torres de refrigeración pueden funcionar con éxito en todas las condiciones climáticas, incluidos los entornos helados. Para tener éxito, es necesario prestar atención a algunos principios básicos durante la operación de la torre y a las características clave del diseño del sistema durante la selección de la torre. El uso de VFD en sistemas de todos los tamaños reduce la posibilidad de congelamiento.

Los propietarios y diseñadores de proyectos en climas helados pueden aprovechar con confianza los importantes beneficios de ahorro de energía de los enfriadores enfriados por agua con torres de enfriamiento. El uso de enfriamiento gratuito con economizadores del lado del agua también ofrece ventajas. El éxito está asegurado ya que el operador sigue cuidadosamente los principios rectores para la operación en climas fríos. ordenador personal