La guía definitiva para el sistema de enfriadores industriales: todo lo que necesita saber

¿Qué son los sistemas de enfriadores industriales?

¿Qué son los sistemas de enfriadores industriales?

Los enfriadores se han convertido en un componente esencial de HVAC de una amplia variedad de instalaciones comerciales, incluidos hoteles, restaurantes, hospitales, estadios deportivos, plantas industriales y de fabricación, etc. La industria ha reconocido durante mucho tiempo que los sistemas de enfriadores representan el mayor consumidor de uso eléctrico en la mayoría de los países. instalaciones. Pueden consumir fácilmente más del 50% del uso eléctrico total durante los períodos estacionales. Según el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), los enfriadores pueden combinarse para usar aproximadamente el 20 % de la energía eléctrica total generada en América del Norte. Además, el DOE estima que los enfriadores pueden gastar hasta un 30 % en el uso de energía adicional debido a diversas ineficiencias operativas. Estas ineficiencias reconocidas cuestan a las empresas y las instalaciones de construcción miles de millones de dólares al año.

En general, un enfriador facilita la transferencia de calor de un ambiente interno a un ambiente externo. Este dispositivo de transferencia de calor se basa en el estado físico de un refrigerante a medida que circula por el sistema de enfriamiento. Ciertamente, las enfriadoras pueden funcionar como el corazón de cualquier sistema central de HVAC.

¿Qué son los sistemas de enfriadores industriales?

Un enfriador funciona según el principio de compresión de vapor o absorción de vapor. Los enfriadores proporcionan un flujo continuo de refrigerante al lado frío de un sistema de agua de proceso a una temperatura deseada de aproximadamente 50 °F (10 °C). Luego, el refrigerante se bombea a través del proceso, extrayendo el calor de un área de la instalación (p. ej., maquinaria, equipo de proceso, etc.) a medida que fluye de regreso al lado de retorno del sistema de agua de proceso.

Un enfriador utiliza un sistema de refrigeración mecánica por compresión de vapor que se conecta al sistema de agua de proceso a través de un dispositivo llamado evaporador. El refrigerante circula a través de un evaporador, un compresor, un condensador y un dispositivo de expansión de un enfriador. Un proceso termodinámico ocurre en cada uno de los componentes anteriores de un enfriador. El evaporador funciona como un intercambiador de calor, de modo que el calor capturado por el flujo de refrigerante del proceso se transfiere al refrigerante. A medida que tiene lugar la transferencia de calor, el refrigerante se evapora, cambiando de líquido a baja presión a vapor, mientras que la temperatura del refrigerante del proceso se reduce.

El refrigerante luego fluye a un compresor, que realiza múltiples funciones. Primero, elimina el refrigerante del evaporador y asegura que la presión en el evaporador permanezca lo suficientemente baja como para absorber el calor a la velocidad correcta. En segundo lugar, aumenta la presión en el vapor refrigerante saliente para garantizar que su temperatura permanezca lo suficientemente alta como para liberar calor cuando llega al condensador. El refrigerante vuelve a un estado líquido en el condensador. El calor latente que se desprende cuando el refrigerante cambia de vapor a líquido es extraído del medio ambiente por un medio refrigerante (aire o agua).

¿Qué son los sistemas de enfriadores industriales?

Como se describe, dos medios de enfriamiento diferentes (aire o agua) pueden facilitar la transferencia del calor latente que se libera cuando el refrigerante cambia de vapor a líquido. Por lo tanto, las enfriadoras pueden utilizar dos tipos diferentes de condensadores, refrigerados por aire y refrigerados por agua.

• Los condensadores enfriados por aire se asemejan a los "radiadores" que enfrían los motores de los automóviles. Usan un ventilador motorizado para forzar el aire a través de una rejilla de líneas de refrigerante. A menos que estén especialmente diseñados para condiciones ambientales elevadas, los condensadores enfriados por aire requieren temperaturas ambiente de 95 ° F (35 ° C) o menos para funcionar con eficacia.
• Los condensadores enfriados por agua realizan la misma función que los condensadores enfriados por aire, pero requieren dos pasos para completar la transferencia de calor. Primero, el calor pasa del vapor refrigerante al agua del condensador. Luego, el agua tibia del condensador se bombea a una torre de enfriamiento donde el calor del proceso finalmente se descarga a la atmósfera.

Enfriadores enfriados por agua:

Los enfriadores enfriados por agua cuentan con un condensador enfriado por agua conectado con una torre de enfriamiento. Se han utilizado comúnmente para instalaciones medianas y grandes que cuentan con un suministro de agua suficiente. Los enfriadores enfriados por agua pueden producir un rendimiento más constante para el aire acondicionado comercial e industrial debido a la relativa independencia de las fluctuaciones de la temperatura ambiente. Los enfriadores enfriados por agua varían en tamaño desde modelos pequeños de 20 toneladas de capacidad hasta modelos de varios miles de toneladas que enfrían las instalaciones más grandes del mundo, como aeropuertos, centros comerciales y otras instalaciones.

Un enfriador típico enfriado por agua utiliza agua de condensador recirculante de una torre de enfriamiento para condensar el refrigerante. Un enfriador enfriado por agua contiene un refrigerante que depende de la temperatura del agua que ingresa al condensador (y el caudal), que funciona en relación con la temperatura ambiente de bulbo húmedo. Dado que la temperatura de bulbo húmedo siempre es más baja que la temperatura de bulbo seco, la temperatura (y la presión) de condensación del refrigerante en un enfriador enfriado por agua a menudo puede operar significativamente más bajo que un enfriador enfriado por aire. Por lo tanto, los enfriadores enfriados por agua pueden operar de manera más eficiente.

Las enfriadoras enfriadas por agua generalmente residen en interiores en un ambiente protegido de los elementos. Por lo tanto, las enfriadoras refrigeradas por agua pueden ofrecer una vida útil más larga. Las enfriadoras refrigeradas por agua suelen representar la única opción para instalaciones más grandes. El sistema de torre de enfriamiento adicional requerirá gastos de instalación y mantenimiento adicionales en comparación con los enfriadores enfriados por aire.

Enfriadores enfriados por aire:

Los enfriadores enfriados por aire se basan en un condensador enfriado por el aire ambiental. Por lo tanto, las enfriadoras enfriadas por aire pueden encontrar una aplicación común en instalaciones pequeñas o medianas donde pueden existir limitaciones de espacio. Un enfriador enfriado por aire puede representar la opción más práctica en escenarios donde el agua representa un recurso escaso.

Un enfriador típico enfriado por aire puede incluir ventiladores de hélice o ciclos de refrigeración mecánicos para extraer aire ambiente sobre un serpentín con aletas para condensar el refrigerante. La condensación del vapor refrigerante en el condensador enfriado por aire permite la transferencia de calor a la atmósfera.

Las enfriadoras refrigeradas por aire ofrecen la ventaja significativa de unos costes de instalación más bajos. También resulta más sencillo el mantenimiento debido a su relativa simplicidad en comparación con las enfriadoras refrigeradas por agua. Los enfriadores enfriados por aire ocuparán menos espacio, pero en su mayoría residirán fuera de una instalación. Por lo tanto, los elementos exteriores comprometerán su vida útil funcional.

La naturaleza integral de las enfriadoras refrigeradas por aire reduce los costos de mantenimiento. Su relativa simplicidad unida a unos requisitos de espacio reducidos produce grandes ventajas en muchos tipos de instalaciones.

Los enfriadores enfriados por agua cuentan con un condensador enfriado por agua conectado con una torre de enfriamiento. Se han utilizado comúnmente para instalaciones medianas y grandes que cuentan con un suministro de agua suficiente. Los enfriadores enfriados por agua pueden producir un rendimiento más constante para el aire acondicionado comercial e industrial debido a la relativa independencia de las fluctuaciones de la temperatura ambiente. Los enfriadores enfriados por agua varían en tamaño desde modelos pequeños de 20 toneladas de capacidad hasta modelos de varios miles de toneladas que enfrían las instalaciones más grandes del mundo, como aeropuertos, centros comerciales y otras instalaciones.
Los costos del enfriador consumen una parte sustancial de las facturas de servicios públicos de su edificio. ¿Qué medidas se deben tomar para obtener ahorros de energía a través de la máxima eficiencia del sistema enfriador? Examinemos algunas posibilidades.

Mantenimiento en proceso

Los costos del enfriador consumen una parte sustancial de las facturas de servicios públicos de su edificio. ¿Qué medidas se deben tomar para obtener ahorros de energía a través de la máxima eficiencia del sistema enfriador? Examinemos algunas posibilidades.

Los costos del enfriador consumen una parte sustancial de las facturas de servicios públicos de su edificio. ¿Qué medidas se deben tomar para obtener ahorros de energía a través de la máxima eficiencia del sistema enfriador? Examinemos algunas posibilidades.

Mantener la carga de refrigerante. El cociente de enfriamiento de un enfriador depende de los niveles adecuados de refrigerante en el sistema. Mantener una carga de refrigerante adecuada puede tener un gran impacto en la eficiencia energética al reducir los costos de enfriamiento en casi un 5-10%.

Mantener la carga de refrigerante. El cociente de enfriamiento de un enfriador depende de los niveles adecuados de refrigerante en el sistema. Mantener una carga de refrigerante adecuada puede tener un gran impacto en la eficiencia energética al reducir los costos de enfriamiento en casi un 5-10%.

Mantenimiento predictivo

La Inteligencia Artificial (IA) sigue avanzando en las aplicaciones prácticas cotidianas. La maquinaria, como los sistemas de refrigeración, se beneficiará de los algoritmos de IA que pueden detectar posibles fallas antes de que ocurran. El mantenimiento predictivo aprovecha la recopilación y el análisis de los datos operativos del sistema de enfriadores para determinar cuándo se deben tomar medidas de mantenimiento antes de una falla catastrófica. Dado que los sistemas de enfriadores representan el corazón de la mayoría de los sistemas HVAC modernos, la prevención de fallas catastróficas que producen un "tiempo de inactividad" significativo ahorrará costos de reparación de emergencia y ahorrará reputación. El papel fundamental que desempeña un sistema de enfriadores justifica un mayor escrutinio. Big Data y AI minimizarán el tiempo de inactividad y maximizarán la productividad.

El Internet de las cosas (IoT) proporciona la herramienta de recopilación de datos que puede habilitar aplicaciones de IA como el mantenimiento predictivo. De hecho, el futuro de HVAC es AI e IoT. IoT permite la recopilación de datos en tiempo real de un enfriador para permitir un análisis continuo de su funcionamiento. Los datos granulares de IoT recopilados de un enfriador irán mucho más allá de los obtenidos por inspección visual. IoT conecta a los ingenieros de construcción con la visibilidad en tiempo real de los activos críticos de HVAC, lo que permite el monitoreo informado de las condiciones operativas reales.

Mejoramiento

Los enfriadores funcionan como parte de un sistema HVAC complejo. Los enfriadores enfriados por agua tienen una mayor complejidad debido a la conexión a un sistema de torre de enfriamiento. Por lo tanto, evaluar el rendimiento general de la planta enfriadora implicará un análisis del consumo total de energía del compresor, las bombas, los ventiladores de la torre de enfriamiento, etc. para evaluar medidas integrales de eficiencia, como kW/tonelada.

La optimización de la planta enfriadora en general debe realizarse de manera integral. Varios ajustes que se centran en los puntos de ajuste óptimos del agua enfriada, la secuenciación del enfriador y el equilibrio de carga, la gestión de la demanda máxima, la gestión del agua de la torre de refrigeración, etc., solo se pueden realizar con datos operativos. IoT puede proporcionar las herramientas para dicha optimización al brindar monitoreo en tiempo real del consumo de energía de cada parte de la planta enfriadora, las temperaturas de suministro/retorno del enfriador y la torre de enfriamiento, las tasas de flujo de agua del circuito de agua del condensador, etc. IoT ha encontrado aplicación práctica en HVAC para facilitar una verdadera optimización.

¿Qué son los sistemas de enfriadores industriales?

La eficiencia operativa del enfriador tendrá un gran impacto en los costos operativos de su edificio. El mantenimiento de rutina continuo representa el mínimo desde la perspectiva de la gestión de las instalaciones. El mantenimiento predictivo y la optimización del sistema de refrigeración requieren datos operativos en tiempo real. IoT ha abierto la puerta a nuevas formas de eficiencia de enfriadores.