05 diciembre 2012

Guía de diseño de plantas enfriadoras (10ª PARTE)


4.Seleccionamos el delta-T de diseño del serpentín. El paso previo fija el delta-T de la planta promedio. Sin embargo, el delta-T de la planta promedio no se usará para las selecciones del serpentín. Se recomienda que los serpentines se seleccionen para un delta-T que es -16,67 ºC más grande que el delta-T de la planta de diseño para permitir la degradación de transferencia de calor del serpentín cuando el serpentín envejece. El rendimiento del serpentín modelado en el programa de selección del fabricante es ideal y asume que las superficies del lado del agua y del aire están limpias..Los serpentines reales no trabajarán tan bien, particularmente conforme envejecen y colectan la suciedad en las superficies de transferencia de calor.

5. Seleccionar la temperatura de suministro de agua: Los pasos previos ajustan el serpentín de diseño y delta-T de la planta, pero no se ajustan las temperaturas del agua actual. Estos se determinan mirando las selecciones del serpentín para serpentines típicos. Usando un programa de selección de serpentines del fabricante, fijamos el delta-T y experimentamos con diferentes temperaturas de agua fría entre 4,44 y 7,78 ºC (o más alta si las unidades de tratamiento de aire usan temperaturas de alimentación de aire de alimentación caliente tales como aquellas que sirven sistemas bajo el suelo).

Selección de las temperaturas de diseño del agua del condensador y torre de enfriamiento

La selección de las temperaturas del agua del condensador óptimas  es más complejo que seleccionar las temperaturas  del agua debido a las complejas interacciones entre las torres de enfriamiento y las enfriadoras. Como con el agua fría, hay un ahorro de costes significativo al usar  delta-Ts del agua del condensador alto, pero el impacto en el uso de la energía es más complejo. Esto es debido a que el efecto en la eficiencia de la enfriadora varía dependiendo del tipo y fabricante de la enfriadora. Co el agua fría, el impacto de la energía del ventilador de alimentación será pequeño de forma que incrementando el delta-T usualmente se reducen los costes de energía del sistema total. Con el agua del condensador, el impacto de energía en la enfriadora de incrementar la temperatura del agua del condensador de retorno y alimentación no es pequeño. Por lo tanto, la temperatura del agua óptima de retorno y alimentación del condensador no es pequeña. Por lo tanto, las temperaturas del agua del condensador óptimas y el delta-T no son fácilmente determinadas.

La selección de la torre de enfriamiento y las estrategias usadas para controlar los ventiladores de la torre tienen un impacto significativo en el rendimiento de la planta de agua fría. El dimensionado de la torre para una aproximación cercana a la temperatura del bulbo de agua ambiente mejorará la eficiencia de la enfriadora, pero se incrementa la energía de ventilación de la torre y los costes iniciales. Otros factores a considerar son la eficiencia de la torre en sí misma y las opciones de control de la velocidad del ventilador.
Idealmente, la enfriadora, bombas de agua del condensador y tubería, y torre de enfriamiento serán optimizadas como un pack, pero ello raramente es practicable. Los fabricantes de la enfriadora usualmente no venden torres, raramente venden bombas, y casi nunca venden e instalan sistemas de tuberías, así que no hay una única fuente para obtener precios de componentes. Asimismo, debido a que hay muchas variables que simultáneamente deben ser optimizadas, no es practicable considerar el rango completo de posibilidades.

Optimización del diseño de tuberías

Dimensionado de tuberías

Tradicionalmente, la mayoría de los diseñadores dimensionan tuberías sin aplicar técnicas de ingeniería. Se utilizan criterios establecidos como 4 ft por cada 100 ft de fricción, velocidad de agua como 10 ft por segundo, o una combinación. Con estos métodos no conseguiremos un diseño óptimo.

Para seleccionar el tamaño óptimo para un caudal de diseño de tuberías dado consideraremos:
  • Localización de tuberías en el sistema (si el circuito es crítico o no, es decir, el circuito que determina la altura de bombeo).
  • Primeros costes de tuberías instaladas.
  • Costes de energía de la bomba, que en síntesis dependen de la bomba y eficiencia del motor, tipo del sistema de distribución (caudal constante o variable), perfil de caudal anual a través del sistema además de la tubería en cuestión, tipo de control de bomba (velocidad de la bomba), etc.
  • Consideraciones de erosión (las altas velocidades pueden deteriorar la pared de la tubería).
  • Consideraciones de ruido, tales como límites de velocidad para minimizar el ruido causado por las turbulencias y la proximidad de la tubería a áreas sensibles al ruido.
  • Restricciones físicas; y
  • Restricciones presupuestarias.

Los costes iniciales y los costes de la energía deben combinarse para calcular los costes en el ciclo de vida de un sistema de tuberías. Idealmente, cada tubería en un sistema se seleccionará para minimizar los costes del ciclo de vida. Esto no es práctico, por lo que recomendamos un procedimiento de diseño que sea a la vez exacto y fácil de usar.

En la tabla con la que abricmos el artículo vemos un diagrama de dimensionado de tuberías que puede ser usado para las tuberías de agua fría y del condensador. 

Bibliografía

·         Chilled Water Plant Design Guide. Enegydesignresources
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