Guía de diseño de plantas enfriadoras (2ª PARTE)

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Consideraciones de sobredimensionado y subdimensionado

Debido a las incertidumbres inherentes a los parámetros de diseño y a los riesgos asociados con el subdimensionado de la planta, la mayoría de las plantas de enfriamiento son más grandes de lo necesario para cumplir las condiciones máximas de carga. Nótese que los perfiles de carga horaria, cuando están apropiadamente preparadas, incluyen diversidad.

Veamos algunos de los impactos de sobredimensionar/subdimensionar la planta de agua fría:

• Cuando operan a carga parcial, una enfriadora de velocidad fija sobredimensionada puede no trabajar tan eficientemente como una máquina pequeña. A la inversa, una enfriadora de velocidad variable a carga parcial puede operar más eficientemente que una máquina más pequeña a plena carga.
• Las enfriadoras sobredimensionadas tienen bombas de agua de condensador y enfriadoras más grandes que consumirán más energía si las bombas son de velocidad constante. Esta penalización puede reducirse más significativamente si las bombas tienen variadores de frecuencia variable o la planta enfriadora de agua fría consiste en varias enfriadoras múltiples más pequeñas.
• Las tuberías más grandes en una planta sobredimensionada tendrán menos caída de presión (menos presión de bombeo) que en una planta cuya tubería tiene el tamaño correcto.
• Una torre de enfriamiento de una planta sobredimensionada puede ahorrar energía permitiendo a los ventiladores funcionar más despacio (con variadores de frecuencia). También puede producir temperaturas de agua de condensador más baja para una operación en carga parcial más eficiente en las enfriadoras. A la inversa, las torres de enfriamiento sobredimensionado pueden tener problemas de limpieza del flujo que fuerzan a los operadores a usar menos células a velocidades más altas que pueden incrementar el uso de energía de la planta.
• Las plantas sobredimensionadas siempre cuesta más construirlas. Si bien el coste de una planta no varía linealmente con su capacidad total, las plantas más grandes tienen enfriadoras más caras, bombas más grandes y posiblemente tuberías más grandes.

A veces proporcionar una capacidad adicional es ineludible. La propiedad puede desear incorporar enfriadoras redundantes para incrementar la capacidad de la planta anticipándose a una carga futura.

Para mitigar los problemas con plantas sobredimensionadas, las plantas de agua fría deben funcionar eficientemente a bajas cargas.

Determinación de las cargas pico

Los procedimientos para la determinación de carga, definidos fundamentalmente por ASHRAE, incluyen información sobre ventilación e infiltración, información de diseño climático, cálculos de carga residencial y no residencial, fenestración, y métodos de estimación de energía.

Las variables afectando los cálculos de la carga de enfriamiento son numerosas, a menudo difíciles de definir con precisión, y siempre intrincadamente interrelacionados. Muchos componentes de la carga de enfriamiento varían en magnitud en un rango amplio durante 24 horas. Ya que estos cambios cíclicos en componentes de carga están a menudo en fase uno con otro, cada uno debe ser analizado para establecer la carga de enfriamiento máxima resultante para un edificio o zona.

Aunque estas técnicas de cálculo han trabajado muy bien en los últimos años, los diseñadores deben ser conscientes de las limitaciones de estas técnicas y reconocen que los métodos predicen las mismas cargas. Debido a estas incertidumbres previamente discutidas, los cálculos de carga de diseño pueden ser diferentes que la carga pico de la planta enfriadora. La selección de la máxima capacidad de la planta es importante, pero es quizás incluso más importante considerar el rendimiento de carga parcial eficiente energéticamente.

Medición en el sitio

Cuando una planta enfriadora existente está siendo remodelada o expandida, es posible controlar la carga de enfriamiento pico actual para obtener información valiosa. La supervisión puede ser a corto plazo (varios meses) para establecer la carga pico y tendencias diarias o pueden ser a largo plazo (un año o más) para determinar los perfiles de carga anuales. La medición de energía exitosa y rendimiento de carga de una planta de enfriamiento requiere protocolos de supervisión rigurosos. Estos protocolos de supervisión comprenden cuatro etapas, que incluyen:

1. Inspección de supervisión: Conducir una auditoría completa de una planta de agua de enfriamiento, incluyendo un diagrama de sistema comprensible y listas de todos los equipos, características de rendimiento de energía, tamaños de motor y estrategias de control.
2. Plan de supervisión: A partir de un diagrama del sistema se preparará un plan para determinar los datos que serán controlados y el equipo de supervisión necesario. El equipo de supervisión incluye data loggers, dispositivos de medición del caudal, dispositivos de medición de la temperatura, dispositivos de medición de temperatura y tablas de instrumentación.
3. Instalación de campo: La instrumentación se instala de acuerdo con el plan de supervisión y las instrucciones de instalación.
4. Colección de datos y análisis: Permite obtener datos y proporcionar validación. Realizar análisis tanto a nivel básico (por ejemplo, registros de temperatura simple del uso de energía de una enfriadora) y un nivel más detallado (por ejemplo, rendimiento de la planta enfriadora como una función de varios elementos tales como el tiempo y el clima).

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