10 noviembre 2009

Algunas mejoras de eficiencia en plantas con enfriadoras de agua múltiples

En la industria es común encontrarnos disposiciones de bombeo de agua fría con varias enfriadoras. Con estas configuraciones, hay dos cosa que pueden hacerse para ahorrar energía cuando cae la carga de enfriamiento: (1) apagar las bombas que no sean necesarias para manejar la carga, y (2) cerrar las válvulas para parar el caudal a través de los evaporadores de enfriadoras ociosas.

Ambas acciones ahorran energía en las bombas. Apagando una bomba se ahorra energía en esa bomba. Apagando el caudal a una enfriadora ociosa también se reduce la energía de la bomba ligeramente, por medio de la reducción del caudal a través de la bomba.

Cerrando el caudal de agua fría a una enfriadora ociosa es posible reducir el consumo de energía del resto de las enfriadoras. Esto se debe a que el calor retorna al flujo de agua a través del evaporador de la enfriadora ociosa se diluye en el agua fría de la enfriadora que está funcionando. La mezcla requiere que las enfriadoras en operación produzcan agua fría a una temperatura inferior.

La temperatura de agua fría más baja de lo necesario es un derroche energético porque la eficiencia energética típicamente declina un 2 % cada grado Fahrenheit que el agua de la temperatura se reduce. Para evitar esta pérdida de eficiencia simplemente parar el flujo de agua enfriadoras ociosas.

En algunos sistemas, es factible llevar a cabo estas acciones al mismo tiempo. En otras, debe hacerse en tiempos diferentes. Ello depende del dimensionado y las conexiones en relación a las enfriadoras. También depende de sí el equipo de uso final tiene válvulas de mariposa o válvulas de by pass. Puede ahorrarse mucha energía si el sistema usa válvulas de control de estrangulamiento, antes que válvulas de by pass. En muchos casos, puede convertirse un sistema con válvulas de by pass para que opere con válvulas de mariposa.

Aplicaciones y ahorro de energía potencial
  • Si las enfriadoras usan control de temperatura del agua de suministro: Esta medida no trabajará con el control de temperatura del agua de retorno si se desea usar control automático de las bombas y válvulas de aislamiento. Esta medida puede cumplirse manualmente con el control de temperatura del agua de retorno.
  • Perfil de carga de enfriamiento: El ahorro es posible sólo cuando la carga es bastante baja como para permitir que una o más bombas se apaguen. Por lo tanto, el ahorro es mayor si el sistema opera durante largos periodos a bajas cargas.
  • El número y tamaño de las enfriadoras: El ahorro es más grande si las enfriadoras se dimensionan de forma que la capacidad de la enfriadora no utilizada puede apagarse cuando la carga cae. En otras palabras, el ahorro potencial es mayor en plantas con mayor número de enfriadoras, o en una planta donde se instale una enfriadora más pequeña para llevar cargas bajas.
  • La relación de bomba y tamaño de enfriadoras: Puede alcanzarse el mayor ahorro cuando las capacidades de las bombas individuales corresponden a los requerimientos de caudal de las enfriadoras individuales.
  • Tipos de válvula de control en el equipo del usuario final. El ahorro potencial es mayor si el equipo de uso final usa válvulas de mariposa en vez de válvulas de bypass. Pueden sustituirse válvulas para aprovechar este hecho.
  • Longitud del sistema de distribución: Si el sistema usa válvulas de control de bypass, el ahorro potencial es mayor si el sistema de distribución es largo. Esto se debe a que la fracción mayor de la energía de la bomba se emplea en superar las pérdidas en tuberías, que declinan radicalmente cuando el caudal se reduce.
Bibliografía: Wulfinghoff, D. R. Energy Efficiency Manual. Energy Institute Press.
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